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從鳥類與恐龍的溯源過程反思–科學是一種信仰嗎?

科學就是對各種事物不斷地尋找證物、建立假說、找出解釋,然後得到一個合理詮釋的結論。但是,這只是一個暫時的過程,很有可能,之前的結論又被另一種新證物建立的新想法所取代。
 
 
 
距今一個半世紀以前,英國博物學家赫胥黎(Thomas Henry Huxley)在一次晚宴中突然發現,盤子裡吃剩的火雞骨骼,竟和早上實驗室裡研究的恐龍骨骼如此神似。回家以後,他很仔細地比對恐龍與鳥類的骨骼,結果發現35個相似之處,於是提出「恐龍和鳥類之間存在一定親源關係」的假說。可惜,這個想法未被當時的主流科學意見所接受。

一直到一九九六年,帶有羽毛印痕的恐龍化石,如中華龍鳥、原始祖鳥、尾羽鳥……陸續出現。這些介於恐龍和鳥類之間的中間型證物,使赫胥黎的假說變成當代主流看法,更讓長久以來吵嚷不休的鳥類起源與飛行起源之謎逐漸清晰起來。

科學觀點  各抒己見

研究鳥類的現生生物學家很難相信,天上飛的麻雀、烏鴉,陸上跑的鴕鳥竟和暴龍、三角龍扯得上關係。他們認為,鳥類是從原鳥而來,恐龍是從祖先型恐龍而來,兩者源頭是分開的。他們很難接受,現生鳥類是恐龍家族中某一支的說法。

原鳥是德州工業大學古生物學家查特吉(Chatterjee)於一九八六年,在美國德州三疊紀地層中發現的一件脊椎動物化石,牠的年代比始祖鳥早約七千五百萬年。因其化石上具有一些和鳥類十分相似的特點,因此被稱為「最原始的鳥類」。但是,國際上許多學者卻對這個說法持反對意見,他們認為這件化石是由多種不同動物化石混雜在一起所組成,雖然很難辨別是屬於哪一種動物,但不承認牠是一種鳥類。

然而,研究古生物的科學家卻有不同看法。他們不從生物的生理、行為、發育、或皮毛觀察,反倒以比較解剖學為基礎,直接從古生物的骨骼構造去建構不同生物間彼此的關係。所以,這些科學家很早就了解,恐龍和鳥類有著太多的相似性。

一八五九年,達爾文發表物種原始論,認為演化過程是從一種生物慢慢建構成另外一種生物,而且是一環套一環的。只可惜在漫長的大自然演化過程中,許多生物化石因為保存得不夠好而銜接不上。這個想法,促使科學家積極地尋找生物與生物之間的中間型證物。

巧合的事果真發生了!翌年,也就是一八六○年,在德國巴伐利亞索倫霍芬石灰岩地區,發現保持得相當細緻的始祖鳥化石。牠滿嘴長牙、前肢有三指、尾椎很長,在特徵上與恐龍類似,在骨骼構造上和現在的鳥類不同,但與恐龍神似。德國始祖鳥之所以被認為是鳥類,只因為化石上有清晰的羽毛印痕,此化石被達爾文認為是演化論上的一個最好證據。

鳥類羽毛飛行起源三位一體

傳統上,鳥的起源、羽毛的起源、飛行的起源,是三位一體。倘若問小朋友,什麼叫做鳥?鳥會飛!但是,昆蟲、翼龍、蝙蝠都會飛,而且,翼龍是從一個指頭不斷地延伸出去而形成翅膀,蝙蝠是用五個指頭連著延伸成皮膜來飛行,鳥類是將整個前肢的三指癒合成翅膀來飛翔,牠們分屬於爬行類、哺乳類與祖龍類(鳥綱)動物。飛,只是這些生物利用身體構造或生活方式適應生存的一種方法,並非鳥類的重要特徵。

但是另一派科學家又說話了,在所有會飛的脊椎動物當中,只有鳥類有羽毛,而且,鳥類前肢部位的羽毛又變成了翅膀,這是一個非常重要的特徵。所以,傳統上為鳥類界定的觀念是:有羽毛的動物叫做鳥,羽毛是為飛翔而做準備的,由羽毛構成翅膀且會飛翔的就叫做鳥。

然而令人不解的是,在德國地層中發現的一根羽毛與八件骨骼的始祖鳥標本中,有三件,因為保存得不是那麼細緻,沒有清楚的羽毛印痕,曾被博物館的專家鑑定為細顎龍,並認為牠是恐龍的一種。這件事透露什麼訊息呢?如果羽毛印痕沒被保存好,就是一隻恐龍;倘若羽毛印痕保存得很好,因為傳統上認為羽毛是鳥類的特徵,便將牠認定為鳥類。兩種結論顯然很矛盾。

科學家的夢想–恐龍身上找羽毛

接下來的變化,則是戲劇效果十足。一位在美國耶魯大學研究恐龍和鳥類的古生物學大師奧斯壯(John Ostrom)發現一種叫做恐爪龍的恐龍,他從恐龍與鳥類的骨骼構造中比對出四十多種特徵,因此重新提出赫胥黎的想法,認為恐爪龍和鳥類一定有某種關係。此想法一經提出,立刻遭到反對者猛烈抨擊,但是,世界各國越來越多的年輕生物學家、古生物學家、演化生物學家卻接受了這個說法。

為什麼呢?因為,第一隻始祖鳥和以後出現的黃昏鳥、魚鳥等的嘴巴裡都有牙齒,身體後面都有長長的尾巴,具有和恐龍神似之處。唯一讓科學家感到遺憾的是,仍未在恐龍化石上發現羽毛。於是「在恐龍身上找到羽毛特徵」成為全世界古生物學家的夢想!這個夢想,最後被一位中國大陸的鄉下農夫搶先實現了。

是龍是鳥爭論不休

一九九六年,中國大陸遼寧省西部北票四合屯,一個與德國始祖鳥地層年代約略相似的地區,一位農夫挖到一件白堊紀早期的化石標本。化石的骨骼構造很像恐龍,但全身長毛!農夫將化石劈成兩半,一半(稱為正型)賣到北京中國地質博物館,一半(稱為副型)賣到南京地質古生物研究所。

受到有羽毛就是鳥類的傳統觀念影響,化石的一半被命名為「中華龍鳥」,並在大陸出版的《地質通訊》上以專文介紹,文章結論是:德國始祖鳥的始祖地位從此沒了,中國發現的中華龍鳥將取而代之。然而,另一半化石卻被命名為「中華鳥龍」,並在英國《自然》期刊上出現正式論文,詳細描述這隻全身長毛的恐龍。同一件古生物化石標本,一半是鳥,一半是龍。到底是龍?是鳥?這次的爭論轟動全世界。

說也奇怪,當有人開始懷疑化石的真實性時,在遼西的同一個地點,竟然又找到一大群長毛恐龍,第二隻為原始祖鳥,第三隻為尾羽鳥……。當更多新證物出現,更多研究者加入以後,之前的傳統觀念已被推翻,現在大家都認同尾羽龍和竊蛋龍關係最接近,中華龍鳥屬於細顎龍一類,牠們不是鳥類,牠們分屬於不同類群的長毛恐龍,而且都不會飛。

新證物的出現澈底推翻了鳥類、羽毛、飛翔起源三位一體的假說,科學家必須另起爐灶,重新尋找新證物,為這三種起源單獨且個別地建立新的假說。

羽毛的起源最早

傳統上的想法認為,羽毛是為飛翔而做準備的。但是,現今發現的帶毛恐龍都不會飛,那麼,羽毛必定還有其他功能吧,只是,功能在哪兒呢?裝飾的,炫耀的,求偶的,保暖的,或許都有可能。令人驚訝的是,由於「演化發生生物學」的興起,以及一系列帶毛恐龍的發掘,科學界又提出一個新想法:羽毛在恐龍身上演化出來的時間,比鳥類的起源早,甚至比飛翔的起源時間還要早。

鳥類是恐龍家族的一支

早期人類認為,鳥類是一群會飛翔、有羽毛的脊椎動物,而且,鳥類應包括始祖鳥繁衍下來的物種,和所有的現生鳥類。現在的觀點卻認為,鳥類是指一群有羽毛,並演化出飛翔能力的獸足類恐龍。

在此必須補充的是,有些恐龍,如暴龍與迅掠龍,很可能全身披著羽毛,卻不是鳥類,這現象讓人類想要精準界定鳥類的工作變得相當困難。

談到鳥類的起源,美國耶魯大學教授嘉克斯高斯特(Jacques Gauthier)認為,鳥類起源於恐龍,且是恐龍系統中不可分割的一部分。他利用分支系統學的方法,於一九八六年發表一篇詳盡的關於恐龍系統發育的論文,並將鳥類列入獸足類恐龍項下的手盜龍類群內。

飛翔起源於樹間滑翔

對於鳥類的飛翔起源,原本有陸棲說、樹棲說兩種。前者認為,飛翔是鳥類在地面上加速奔跑後演化出來的結果;後者認為,飛翔是從樹上滑翔一段距離後演化出來的結果。

二○○三年,人類發現了四翼小盜龍(學名顧氏小盜龍),於是又出現第三種假說。這種假說認為,鳥類是從恐龍來的:可能有一支或好幾支更小型的屬於樹棲型的恐龍,牠們有四翼,不但在樹枝上攀爬,還可能像飛鼠一樣在樹木間滑翔。

始祖鳥可能是鳥類的旁支

對於鳥類始祖的研究,最近幾年出現不同的聲音。有人把德國始祖鳥從鳥類演化的主軸地位拉到了旁支。他們認為,始祖鳥在演化過程中還保有原始的牙齒、長尾、三指等爬行類動物特徵,但是,卻已走上一個「演化上的死胡同」─演化分支出去以後竟然沒有後裔,就這麼結束了!

有人因此認為,現生鳥類可能是從另外一支沒有牙齒、有嘴喙、短尾巴的一個系統演化而來。如遼西熱河生物群裡最早被發掘的「聖賢孔子鳥」,正是第一隻嘴裡沒有牙齒的鳥,牠有嘴喙、短尾,和現在的雞一樣,也因此,孔子鳥被認為與現生鳥類的支系頗接近。

博物館內無終極答案

科學家堅持追尋真相的努力使人欽佩,然而,神祕的宇宙中,大自然的真相到底在哪兒呢?鳥類與恐龍的溯源之爭,終於因為帶毛恐龍化石的出現而有較一致的看法,但誰也不敢保證,下一個新證物會不會將現在的結論再次推翻。

人類能不能找到大自然的終極答案呢?受到知識的改變、累積,以及新詮釋出現的影響,也為了展示最新的科學知識,著名的美國紐約自然史博物館,每隔三年到五年便重新替換所有的說明資料。這個動作暗示著一個現象:雖然人們習慣到博物館裡尋找答案,並且深信不疑。但是,博物館裡展示的科學知識並非終極答案,博物館不是提供終極答案的地方!

那麼,博物館的功能又是什麼呢?臺中國立自然科學博物館地質學博士程延年認為,博物館應該是一個提出大自然核心關鍵問題,一個刺激思考,激發人類對問題的思辯能力,保持人類對大自然發生持續好奇心的地方。

科學是一種信仰

二十世紀有名的波普氏哲學(Popperianphnosophy)認為,在科學中沒有所謂真正能夠被驗證的任何真理存在。因為上百萬個觀察,不能夠證明一個科學結論為「真」,而單一個觀察,卻能夠證明一個科學結論為「偽」。每當新證據、新想法、新詮釋,把舊有的為偽的命題從科學中排除以後,真相依然在遙不可及的天邊,正等待著人類去追尋。

波普氏哲學點出了科學工作者的艱辛與無奈。脆弱的人性,仍然需要一份堅定的信仰支撐,才有勇氣克服挫折,勇往直前。如果說,科學是一種追求大自然真相的信仰,你是否贊成呢?
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