考古发现：琥珀中的“史上最小恐龙”，也许是史上最大乌龙

来源:返回公园

近年来，随着科技出版物数量的快速增加和出版速度的加快，仅通过少数同行在出版前的审稿，是不可能完全保证论文的质量和可靠性的。因此，同行评议、重复性测试以及相关的学术交流变得越来越重要。高质量的研究应该经得起时间的考验。

今天我们收到了几位古生物学家的署名文章，以3月12日封面文章的形式质疑中国古生物学家邢利达及其合作者在《自然》杂志上报道的“世界上最小的恐龙”，认为它很可能是蜥蜴的头骨，而不是恐龙或鸟。如果他们的怀疑属实，这篇论文将是古生物史上最大的乌龙事件之一。

我们希望这样的学术提问和讨论能够促进学术界的深入研究；也希望大家借此机会，深入思考一下如何检查科研论文的质量，如何评价科研成果的质量。

作者|王伟

李志恒

胡汉

王敏

一鸿宇

鲁静

北京时间2020年3月12日，《自然》在缅甸琥珀中发表了一项新发现:一个不到2厘米的头骨[1]。作者邢利达等人鉴定头骨为鸟，是一个全新的物种。他们把这个新物种命名为“眼齿鸟”。因为鸟类是由恐龙的一个分支进化而来的，广义上的恐龙包括鸟类。可见，眼齿鸟不仅是“世界上最小的鸟”，也是“历史上最小的恐龙”。论文揭示了恐龙前所未有的极端“小型化”现象，以及“过去未知的身体蓝图”和“未知的生态”，可以说是一个非常有趣的发现。

图1。 眼齿鸟生态复原图图1。眼齿鸟生态修复图

这篇文章给人的第一印象是这个头骨标本保存完好，X线扫描重建清晰，对于缅甸琥珀来说是非常罕见的。但是，看完全文，我们有一系列的疑问。作者能否在文章中解释标本的解剖特征并得出鉴定结论？这个头骨一般真的属于鸟类还是恐龙？

经过仔细的检查，我们发现这个头骨一般属于鸟类或恐龙的证据并不太确凿，甚至一些重要的解剖特征也支持这个头骨属于蜥蜴。

如果这块化石既不是鸟，也不是恐龙，那么这项研究的所有结论，以及它们的外延、重要性和科学意义，都将无从谈起。

图2。 含有眼齿鸟头部骨骼化石的缅甸琥珀图2。缅甸琥珀中含有一只眼齿鸟头部的骨骼化石

爬行动物的进化关系

早在大约2.5亿年前，我们一般所说的“爬行动物”就进化成了两个分支，一个叫做主龙，包括鳄鱼、翼龙、恐龙等等。其中一种恐龙进化成了鸟类，所以鸟类可以说是特化恐龙。另一种叫做鳞龙，包括喙蜥蜴、蜥蜴、蛇等。属于主龙类的恐龙/鸟类和属于鳞龙类的蜥蜴不仅分离早，亲缘关系长，而且在骨骼特别是头骨形态的许多方面都有显著而稳定的差异。由于无法从中生代古生物化石中提取DNA，这些细致而独立的骨骼形态特征具有重要的识别意义，是化石分类的决定性依据。

图3。 爬行动物演化关系简图图3。爬行动物进化关系示意图

疑问1

头的形状能证明是鸟吗？

首先，作者用什么证据链来支持这个标本是鸟？事实上，在整篇论文中，讨论标本为什么被归为鸟类/恐龙的篇幅极其有限，与其重要性并不相符。论文中唯一的陈述是:“眼齿鸟的头骨显示了鸟头骨的整体形状，包括一个窄而尖的吻、一个向后的鼻孔、一个扩大且轮廓分明的眼窝、一个缩短的后眼眶区域和一个圆顶状的头部。”可以看出，作者是根据“头部形状”，即连续的几何形状，而不是离散的解剖特征来确定这个标本是鸟。

然而，这些形状并不是爬行动物中鸟类独有的。趋同进化的现象非常普遍:不同的动物，有不同的亲缘关系，往往进化出非常接近的形状。蜥蜴中，铲吻蜥蜴和快乐蜥蜴的吻都有不同程度的加长；与鸟类/恐龙关系密切的爬行动物——白骨壤[2]和头足类动物——[3]，也有长而尖的嘴、后鼻孔、大眼睛和其他头部类型。因此，基于这些连续形状的相似性，不可能得出标本属于鸟类/恐龙的结论，进而也不可能推导出一系列后续的含义，更谈不上一些重要的解剖特征

图4。 头拥有类似鸟的尖长喙部和圆脑袋等头型的爬行动物图4。像鸟一样长着长喙和圆头的爬行动物

铲吻蜥蜴；安乐蜥蜴；

左边是叠层石，右边是复原图；

白骨壤恢复图

整体形态的趋同与演进

生物形态学研究的第一个原则是基于解剖特征而不是整体形状的相似性来推断生物之间的进化关系。因为在相似的自然选择压力下，遥远的生物往往会进化出相似的形状，这就是所谓的趋同进化。比如鲨鱼、鱼龙、海豚，分别属于鱼类、爬行动物、哺乳动物。但由于都适应海中生活，擅长游泳，所以进化出了同样狭长的吻部、流线型的身体、鳍肢、鳍尾，但内部解剖特征却大相径庭。再比如，人类和熊猫的手掌都有一个可以握住竹竿的拇指。人的拇指是真拇指，熊猫的“拇指”是加长的腕骨。因此，在利用形态学数据推断进化关系和分类位置时，不易收敛和逆向进化的离散解剖特征比容易反复收敛和变化的复杂整体形状更具有分类意义。

疑问2

不合理的系统发育分析

系统发育分析是通过对待比较的物种及其形态特征进行编码来构建数据矩阵，通过统计方法计算物种间的亲缘关系，形成树状分支图。论文的系统发育结果显示，“有眼有牙的鸟”是一种非常原始的鸟，刚从恐龙科分化出来，仅次于始祖鸟，是目前第二原始的鸟，其次是热河鸟。

问题是，作者在计算“鸟”的系统位置时，只把它放在一个所有样本都是鸟的数据矩阵中，而不是在更大的范围内。例如，样本包括恐龙、蜥蜴和其他爬行动物的代表。这意味着在分析之前，作者已经确定这个标本是一只鸟。如果该标本具有明显的鸟类识别特征，则此类采样是可以接受的；但这个标本不仅缺乏鸟类的主要识别特征，还具有蜥蜴的一系列独特特征组合。此时，使用样本全是鸟类的数据矩阵进行分析，无异于将这个标本悄无声息地先验分配给鸟类，在方法上是不合理的。

我们来看看这个标本上结合了哪些解剖特征。一般在鸟类或恐龙身上看不到，但支持它可能属于蜥蜴。

疑问3

没有眶前孔的鸟？

鸟类和恐龙的头骨上有一个非常稳定而又与众不同的特征，那就是眶前孔。眶前孔保留在大多数主要龙的分支中，被认为是主要龙头骨的一个重要的共同特征。即使少数愈合或与其他孔闭合，也有残留痕迹。然而，正如作者所注意到的，琥珀头骨上没有眶前孔1，也没有眶前孔留下的痕迹。这很奇怪。要知道虽然头骨在从主龙的祖先到兽脚类恐龙，再到鸟类以及随后鸟类的多样化的进化过程中发生了很大的变化，但是眶前孔的存在一直是很稳定的。

论文作者对该标本中眶前孔完全缺失有一个解释:“由于颅骨的小型化，眶前孔缺失。”[1]但是，既然这个标本的大小和蜂鸟头骨差不多，那么蜂鸟的眶前孔是不是也丢失了或者退化了？事实上，各种蜂鸟的眶前洞都被完整保存了下来。所以这个解释不是很站得住脚。

相比之下，所有蜥蜴都没有眶前孔。从这个标本没有眶前孔来看，不太可能是恐龙或鸟类，可能是蜥蜴。

图5。 鸟、蜥蜴、恐龙眶前孔比较图图5。鸟类、蜥蜴和恐龙眼眶前孔的比较

疑问4

一只侧齿的“鸟”？

很多熟悉爬行动物形态学的读者可能都知道，所有恐龙/鸟类的牙齿都是长在颌部的“同源牙齿”。另一方面，蜥蜴的牙齿是以不同的方式出生的，即从颌骨表面长出的“端齿”或“侧齿”。根据论文的图和描述，这块化石中的上颌牙齿明显是侧齿，这种牙齿在蜥蜴身上很常见，但在恐龙和鸟类身上却是前所未有的。

图6。 爬行动物牙齿着生方式[4]。左列从上至下依次为：槽生齿、端生齿、侧生齿。右图是眼齿鸟的牙齿，为侧生齿。图6。爬行动物牙齿的方式[4]。左排从上到下:槽齿、端齿、侧齿。右边是鸟的牙齿，有眼齿，是侧齿。

图7。霸王龙的牙齿；环颈蜥的牙齿图7。霸王龙的牙齿；环颈蜥蜴的牙齿

疑问5

神秘的方轭

眼窝后下方是否有方轭是蜥蜴和恐龙/鸟头骨的另一大区别。众所周知，所有基本类群的恐龙和中生代鸟类都有方轭。现代鸟类中，方轭在轭枝末端愈合，而蜥蜴则完全没有方轭。在论文头骨线条画的侧视图上，作者在这个位置模糊地画了一根骨头，但没有做任何标记，更没有标明是方轭。而且在线图的俯视图和CT数据的重建中，这个位置看起来并不像一个方轭，作者还没有做任何标记。甚至论文全文及其附件都没有提到另一个轭。

方轭的存在对于标本的分类是非常重要的，所以论文没有提到方轭是不可思议的。作者画的骨头到底有没有？只有进一步重构标本或扫描数据，这个谜团才能解开。如果标本中不存在方轭，将再次证明这个头骨不是鸟/恐龙的头骨。

疑问6

巩膜骨只在蜥蜴身上发现

在这篇论文中，琥珀头骨的巩膜保存完好。巩膜环是很多爬行动物眼睛里的一圈骨头碎片，起到强化和保持眼球形状的作用。这些骨头被称为巩膜骨。恐龙和鸟类也有巩膜环，但每个巩膜骨的形状都很简单。在这个琥珀色的头骨中，每块巩膜骨的中间部分都变窄了，整个形状都是勺形，这很有特色，只在蜥蜴身上发现过，但在恐龙和鸟类身上从未发现过。作者在原文中也提到了这一点。

图8。 巩膜骨形态对比。对比可见眼齿鸟的巩膜骨与绿蜥巩膜骨形状相似，而与鸡巩膜骨极为不同。图8。巩膜骨形态的比较。相比之下，可以看出扑翼龙的巩膜形状与绿色蜥蜴相似，但与鸡的巩膜形状非常不同。

疑问7

历史上牙齿最多的“鸟”？

本文中的琥珀头骨比所有已知鸟类的牙齿都多。现存鸟类的牙齿已经完全缺失，甚至在古代鸟类中，大部分牙齿已经退化到很少。

这个标本可能是兽脚类恐龙吗？在这个琥珀色的头骨上，牙列向后延伸得很远，最后四颗牙齿都长在眼窝下面，这在几乎所有的古代鸟类和兽脚亚目动物身上都没有见过。

鱼类和鸟类的牙齿是已知的最多的，只有18/20的牙齿在一侧，上颌的齿列在眼眶的前方结束。而且鱼鸟牙齿多与吃鱼的次级习性有关。这个琥珀标本太小了，恐怕它不会主要吃鱼。

但是牙齿很多，牙列明显延伸到眼眶以下。这两个特征的结合在蜥蜴身上很常见。

上述与蜥蜴有关的重要解剖特征都不支持这个标本是鸟类或恐龙。此外，对生物学的一般理解存在一些明显的疑问。

疑问8

体型

这篇论文的一个主要卖点就是琥珀头骨的大小。这个头骨，除了口鼻之外不是幼虫，长7.1毫米，几乎和绿豆一样大。一旦确定是恐龙，它就是世界上已知的最小的恐龙。不过仔细想想，这只是说明标本大小对于恐龙或者鸟类来说不合理，或者至少是极其罕见的。如果这个琥珀头骨是蜥蜴，那么这个尺寸是完全合理的。本文提到的莱塞塔蜥蜴，其巩膜骨形状类似琥珀标本，头骨大小与这个琥珀头骨相似。而且世界上还有更小的蜥蜴，比如活着的侏儒变色龙。不同个体的头骨只有4.5毫米到6.4毫米长[6]，比这个琥珀头骨还小。

图9。 小型蜥蜴。胎生蜥蜴；侏儒变色龙图9。小蜥蜴。胎生蜥蜴；侏儒变色龙

疑问9

没有羽毛？

目前所有报道的缅甸琥珀中含有鸟类或恐龙，都不同程度地保留了羽毛。本文中琥珀的内容保存完好，但奇怪的是，这个“鸟头”上没有羽毛的痕迹。相反，仔细观察论文中提供的琥珀照片，在头骨背面发现了一些具有明显鳞片纹理的物体。当然，这并不意味着这些鳞片属于这种动物，没有保存羽毛，也不意味着这个标本一定不是鸟，因为头骨可能在骨化后被包裹在琥珀里。但毫无疑问，没有羽毛，就没有决定性的证据支持这个标本是鸟。

图10。 眼齿鸟照片放大图，红圈示意头后部似鳞片状物质图10。有眼睛和牙齿的鸟的放大照片。红色圆圈表示后脑勺看起来像鳞状物质

疑问10

奇怪的措辞和逻辑链

我们注意到作者在论文中使用了许多模棱两可的词。举个例子，摘要只用“鸟样”而不是直截了当的说“鸟”。文中作者说这个头骨和所有鸟类甚至所有恐龙都很不一样。再举一个例子，鉴于扑翼类的异常形态，论文认为新的发现可能会改变现有的分类结果。

我们不知道，这是否意味着作者本人不确定这个标本是鸟/恐龙还是蜥蜴？

如果是这样的话，作者只是含糊地提到了“分类的不确定性”，好像不确定标本是属于鸟类还是恐龙，因为在推导标本的重要性和科学意义时，作者仍然只考虑标本属于恐龙/鸟类的判断。

同时，有趣的是，虽然作者在论文中提到了标本的一系列解剖特征，而且这些特征只在蜥蜴身上发现，而在所有已知的恐龙/鸟类身上都找不到，但他们根本没有提出这个标本属于蜥蜴的可能性。

这里的致命问题是，发表在《自然》杂志上的这个标本的重要性是基于这个结论，即这个标本属于鸟类/恐龙——来自张文的标题“蜂鸟大小的恐龙”。不幸的是，如上所述，目前的科学证据远远不足以将这个标本归类为鸟类或恐龙。而且，标本具有蜥蜴的一系列鉴别特征，或者说是共同衍生。

如果这个标本只是一只奇怪的蜥蜴，那么它只是一个普通的发现。蜥蜴的多样性从中生代开始就非常高。这个标本不是世界上最小的蜥蜴，也不能断定它是蜥蜴中的“未知体蓝图”或“新生态类型”。此外，缅甸琥珀中还发现了大量保存完好的小蜥蜴[7，8]。一旦证明这个标本不是鸟/恐龙，那么本文的研究水平，甚至这个标本的科学意义，都无法满足《自然》或其他高影响力期刊的要求。

随访

建议

化石发现是古生物学的魅力之一。为此，当新的化石材料带来奇怪的新形式时，就要“一物一证”，仔细对比鉴别，尽可能全面地考虑各种解释的可能性和对应意义。然而，在缺乏可靠证据的情况下，这份《自然》封面纸的作者拥有