科技风云人物新成果登Nature

生物通报道：1月27日《Nature》杂志上，来自中国、英国和爱尔兰等三国科学家共同发表文章，报道了在中国热河生物群的鸟类和带毛的恐龙中发现的两种黑色素体。这一工作代表了古鸟类和恐龙研究取得的一项最新进展，这为鸟类起源于恐龙的假说提供了新证据，更首次证明生活在1.25亿年前的一些古鸟类和带毛的恐龙均具有“色彩斑斓”的基础。

参与这一研究的中方研究人员包括中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的张福成，徐星，汪筱林等人，其中张福成博士曾在2008年生物通科技风云人物评选中，由于其改写了恐龙-鸟类演化历史的新发现，而被读者评为当年的科技风云人物(关注2009生命科学风云人物评选>> >> ）。

有关恐龙，无论是图片，模型还是动画片里，我们看到的恐龙几乎没有色彩斑斓的皮肤，而是土黄，或者灰色，这些都缺乏足够的科学依据，因为易于腐烂的皮肤、毛发即使在化石中保存下来，也很难看到原先的色泽。

在最新的这项研究中，研究人员首次从亚细胞水平上验证了一些恐龙，如中华龙鸟、中国鸟龙等的纤维状“毛”状结构与鸟类羽毛的同源，即同属皮肤衍生物，而不是皮肤内的纤维。研究人员在化石中发现了两种黑色素体，一种为真黑色素，另外一种为褐黑色素；后者是首次在化石中发现。这两种物质均在现生鸟类的羽毛中存在。根据和现代鸟类的对比，科学家们推测，这些带毛的恐龙和古鸟类的身体已经具有以灰色、褐色、黄色及红色为主要色彩的基础。如果假设上述色彩可能产生不同比例的组合，那么1.25亿年前的鸟类和恐龙可能已经同今天的鸟类一样五颜六色、姹紫嫣红。

这一研究主要包括以下三方面的科学意义：第一，首次科学验证了一些恐龙（如中华龙鸟、中国鸟龙等）的纤维状“毛”状结构与鸟类羽毛的同源性，即同属皮肤衍生物，而不是皮肤内的纤维；这一发现倾向支持鸟类起源于恐龙的假说；第二，首次为复原带毛恐龙身体的颜色提供了科学根据，同时也是第一次对热河生物群的鸟类的羽毛颜色复原提供了证据；第三，这项成果为从微观的层次研究羽毛的起源和演化开辟了新的途径；也为依靠电子显微镜技术、地球化学手段以及通过古生物学与现代细胞生物学及现代生物化学的学科交叉，研究当时的古环境及埋藏学等探索了新的途径。

对生活在1.3-1.2亿年前的热河生物群的各类古生物的研究是当前国际古生物界的热点之一。十多年来中外科学家依据这些生物发表了一系列的高质量论文。其中对恐龙和古鸟类的研究更是集各关键和难点问题于一体，争论颇多。这主要涉及到鸟类的起源、鸟类与恐龙的系统关系、羽毛的起源及飞行的起源等问题。其中有关一些带毛恐龙的“毛”状结构究竟是皮肤外的皮肤衍生物还是皮肤内的纤维组织的争论尤为关键。无庸置疑，近年来发现于中国的带毛恐龙是鸟类起源于兽脚类恐龙学说复兴的最重要证据之一。但是，伴随着带毛恐龙的发现，对这些“毛”的性质也质疑不断，有些人认为一些其中的一些细丝状的结构并不属于恐龙皮肤外的结构，而是皮肤内的纤维；如果这个结论成立，这将在根本上否定鸟类的羽毛与恐龙的丝状“毛”状物的同源关系，也将动摇鸟类起源的兽脚类恐龙学说的一个重要基石。本研究首次在亚细胞水平上证明了恐龙的丝状毛属于皮肤衍生物，而不是皮肤内的纤维；因为在这些带毛的恐龙的“毛”中找到了与鸟类羽毛类似的黒色素体，而黒色素体并不存在于皮肤内部的纤维结构内。

在以往的早期羽毛等皮肤衍生物的工作中，主要凭借肉眼和光学显微镜等手段进行细胞、组织水平以上的形态学研究。而本项研究主要是通过电子显微镜和能谱等技术，开创了研究1.25亿多年前细胞内结构——黑色素体的先河，为今后从微米水平上进行类似的细胞、亚细胞结构的古生物研究奠定了基础，并为从微观水平上研究当时的古环境和埋藏学提供了新的手段，促进了古生物学与现代生物学的交叉与融合，以形成新的学科增长点。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds

Spectacular fossils from the Early Cretaceous Jehol Group1, 2 of northeastern China have greatly expanded our knowledge of the diversity and palaeobiology of dinosaurs and early birds, and contributed to our understanding of the origin of birds, of flight, and of feathers. Pennaceous (vaned) feathers and integumentary filaments are preserved in birds3, 4, 5 and non-avian theropod dinosaurs6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, but little is known of their microstructure. Here we report that melanosomes (colour-bearing organelles) are not only preserved in the pennaceous feathers of early birds, but also in an identical manner in integumentary filaments of non-avian dinosaurs, thus refuting recent claims13, 14, 15, 16 that the filaments are partially decayed dermal collagen fibres. Examples of both eumelanosomes and phaeomelanosomes have been identified, and they are often preserved in life position within the structure of partially degraded feathers and filaments. Furthermore, the data here provide empirical evidence for reconstructing the colours and colour patterning of these extinct birds and theropod dinosaurs: for example, the dark-coloured stripes on the tail of the theropod dinosaur Sinosauropteryx can reasonably be inferred to have exhibited chestnut to reddish-brown tones.