1.8亿多年前，鱼龙 统治着早侏罗纪的海洋。这些肉食性海洋爬行动物的体型从公文包大小到 比校车还大。这些鲸形生物中最大的个体是顶级掠食者，它们捕食古老的 鱼类、菊石，甚至是它们较小的爬行动物亲戚。在搜寻猎物时，有些鱼龙可能以令人惊讶的隐秘方式游动。
一块保存完好的鱼龙鳍化石（最初在一个建筑工地被发现）揭示了一系列独特的适应性特征，能够降低声音，根据 7月16日发表在《自然》杂志上的一项研究。这项新研究揭示的 进化 上的奇特之处，为一部分鱼龙的生活和捕食方式提供了见解——并且可能有助于我们更好地理解现有化石记录。
“这块化石中软组织的高度保存，是我们一生中可能只会遇到一次的惊人发现之一，”没有参与这项研究的克莱蒙特麦肯纳学院古生物学家兼功能形态学家 Lars Schmitz 告诉《Popular Science》。但 Schmitz 认为，这项工作的特别之处不仅仅是“纯粹的运气”，还在于作者们处理这项发现的严谨性。
“这是一项真正独特且高度跨学科的分析，使用了各种创新的技术，”他指出。科学家们利用电子显微镜和X射线显微镜等先进成像工具，结合计算机建模，拼凑出了这个侏罗纪时期“拼图”的“是什么”和“为什么”。
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解决拼图
在这个例子中，“拼图”并非比喻。这块化石 于2009年在德国西南部的一个建筑工地被挖出。一次有控制的爆炸将一层石灰岩从页岩中炸开，散落了带有鱼龙鳍状细致印记的岩石碎片。一位古生物收藏家在工地勘察了几个小时，收集了他能找到的所有碎片——收集了一堆尺寸奇特的石板。
之后，这些碎片被转交给各种鱼龙和化石专家，他们试图将它们拼合起来。终于，十多年后，瑞典隆德大学古生物学家、该研究的首席作者 Johan Lindgren 尝试进行了这项工作。
“有一天，大约在一个圣诞节期间，我想，‘现在，我要一劳永逸地解决这个问题了’，”他告诉《Popular Science》。
Lindgren 坐在一张大桌子旁，在沙子里重新排列碎片。他能够将所有片段组合成一个完整而连贯的整体，当时他意识到，有几个碎片构成了一个第二、更小的鳍。 “这是一个重大的突破。然后我意识到：是的，这里的一切都齐全了，一切都能吻合。”
事实证明，解决物理上的拼图仅仅是开始。一旦鳍被组装起来，就很明显这块独特的化石值得仔细研究。早已消失的皮肤和肌肉在岩石上留下了 罕见的印记，以及更常见的骨骼。根据 Lindgren 和他的同事们的说法，这块化石是 1810年代由Mary和Joseph Anning 发现的第一个齿 theodontosaurus 属（一些体型超过30英尺）的软组织印记。这是该属的第一个被发现的软组织印记。
令人兴奋的化石首次发现也充满了独特性。“我研究这些生物已经有一段时间了，但我从未见过这样的东西，” Lindgren 说。
适合掠食者的锯齿状鳍
首先，鳍的比例很独特——它特别长而薄。鳍的末端没有骨骼，留下了一个柔软、灵活的尖端，这是在其他已知活着或已灭绝的动物中未见的。然后，整个表面有均匀分布的线条，并且在后缘有明显的锯齿。X射线显微镜显示，这些锯齿完全由嵌入皮肤的软骨组成，这是另一个奇怪之处。一些动物，包括现存的爬行动物和哺乳动物，皮肤中有骨片用于保护，称为 骨皮。但 Lindgren 指出，没有其他已知的动物显示出软骨以相同方式交织在皮肤中的迹象。他和他的合著者提出了一个新术语来描述这种前所未见的结构：软骨皮，源自希腊语中软骨和皮肤的词语。
“这篇论文表明，鱼龙的进化中仍有令人惊讶的发现，”史密森尼学会国家自然历史博物馆的古生物学家兼策展人 Nicholas Pyenson 告诉《Popular Science》。“而且我们确实需要更仔细地审视我们的化石，”他补充道。
那么，所有这些出色的特征都是为了什么呢？考虑到人类的发明和鸟类，Lindgren 得出了一个假设。 风力涡轮机、螺旋桨 和 飞机 通常采用锯齿状的后缘来降低噪音。猫头鹰 依靠类似的结构实现近乎无声的飞行：翅膀底部有锯齿状的边缘。如果齿 theodontosaurus 也是如此呢？
海洋中的鸡，遇到海洋中的猫头鹰
该属的个体拥有所有已知脊椎动物（包括现存和已灭绝的）中最大的眼睛。先前的研究表明，它们盘子大小的眼睛 帮助这些巨大的爬行动物在昏暗的环境中导航和捕猎，无论是夜晚还是深水区域，这进一步支持了与猫头鹰的比较。在这些环境中，声音对于避免被吃的猎物以及侦听食物的掠食者来说至关重要。Lindgren 说，这两种因素都可能导致鱼龙的进化压力，有利于隐秘的游泳。
“我当时想，好吧，如果这里真的有一个10米长的水下猫头鹰在游动怎么办？”他说。
为了验证这个想法，研究团队创建了化石的部分计算机模型，包括锯齿和与之平行的水平脊。利用 估计鱼龙游泳速度的先前研究 和对攻击角度的合理推测，他们测试了每个特征对不同频率的游泳声音的影响。模拟显示，表面脊和边缘锯齿都有助于减少噪音——特别是对于在水下传播最远的低频声音。模型显示的降噪幅度高达10分贝， 效果相当于 佩戴耳塞。Lindgren 表示，灵活的鳍尖和其他特征，如身体形状，可能还提供了额外的降噪效果。然而，他及其同事尚未创建用于测试这些特征所需的更复杂的模型。
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为化石记录注入生命
“他们做得绝对正确，”Pyenson 说。“他们有实验数据来证明该结构对假定功能的实际效果。这几乎是令人信服的……这就像为化石记录注入了生命。”
然而，所有消息来源都告诉《Popular Science》，仅凭一个鳍无法得出某些结论。齿 theodontosaurus 的其他软组织特征仍然是未解之谜，而这块鳍化石也缺少关键细节，例如附肢的侧面轮廓，这会 对它在水中的运动方式产生重大影响。此外，策略性隐秘可能无法解释该化石鳍的所有特征。Schmitz 说，这些独特特征可能由更直接的原因驱动：速度和机动性。
“我的直觉是，它首先是为了流体动力学，而降噪只是一个不错的附带好处，”他解释道。他希望看到更多深入研究替代解释的建模实验。
Schmitz 也希望其他科学家能够注意到这一点。既然这些软组织特征已经在一种鱼龙身上被识别出来，古生物学家就可以重新审视其他化石，看看 有哪些可能被忽视了。Schmitz 补充说，这甚至可能促使对现代海洋动物的重新评估。也许在海豚身上，隐藏着一个具有未知声学功能的脊、隆起或软骨状小块。
