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近兩個世紀以來，人們一直在努力想象偉大的已滅絕恐龍是什麼樣子的。 感謝現代古生物學和生理學，它們的形狀、質量，甚至它們可能如何移動和互動都已被推斷出來。 但是，關於它們外觀最基本的問題之一，它們的顏色，似乎是無法解答的。
然而，一項新的研究提出了一些最早的細胞層面的線索。 透過從被稱為黑色素體（含有色素化合物黑色素，並且在現代動物中仍然普遍存在）的原始色素細胞器中推斷，這些黑色素體已在白堊紀時期化石化的恐龍羽毛中被發現，一個研究團隊描繪了一幅深色翅膀和顏色鮮豔的條紋狀紅色尾巴的畫面。 這項發現將在1月28日出版的《自然》雜誌上詳細介紹。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
研究人員使用高功率掃描電子顯微鏡，檢查了在中國東北部的熱河群地質構造中發現的具有1.25億年曆史的羽毛。 其中一種被分析的動物，中華龍鳥，一種小型食肉恐龍，似乎尾巴上有深淺交替的條紋。 英格蘭布里斯托大學脊椎動物古生物學教授、該研究的合著者邁克爾·本頓在週二於倫敦舉行的新聞釋出會上說：“至少在這種情況下，深色條紋是紅褐色、薑黃色的。” “這是首次有人獲得原始顏色的證據。”
一種普遍存在的色素
在古代恐龍和鳥類羽毛中發現這種色素並非始於恐龍挖掘，而是始於研究化石魷魚的實驗室。 雅各布·文瑟，現在是耶魯大學古生物學博士生，他沒有參與這項新研究，他當時正在檢查侏羅紀時期魷魚的儲存下來的墨囊，他發現化石化的黑色素體與現代魷魚墨水中的黑色素體看起來完全相同。
這種相似性使他提出“在其他動物的其他型別的結構中也一定儲存著黑色素體”。 他在一次電話交談中說：“所以我說，‘看看鳥類羽毛會很有趣。’” 在這些化石化的羽毛中，他看到了完全相同的結構。
文瑟將他的發現告知了他的研究生導師後，被告知他只是發現了一種常見的細菌，這種細菌早已被人們知道存在於這些羽毛化石中。 但他並不信服。 在研究了具有已知顏色圖案的羽毛後，他發現深色色素顆粒僅出現在黑色條紋所在的位置，並且在化石中，它們與單個羽絲完美對齊，這對於細菌來說是不太可能的排列。 2008年，文瑟和同事在《生物學快報》上發表了一篇論文，描述了這一發現，並在其中提出，“儲存完好的黑色素體的發現開啟瞭解釋已滅絕鳥類和其他恐龍顏色的可能性。”
這些色素顆粒仍然留在化石化的羽毛中並不是什麼幸運的巧合。 事實上，它們是羽毛化石化的原因，文瑟說：“你之所以有羽毛化石，是因為有色素。 所以如果你有一根白色羽毛，它就不會留下化石。”
至少對於研究這些古代顆粒的研究人員來說，似乎很幸運的是它們的形狀。 本頓在新聞釋出會上說：“我們非常幸運，黑色素體的每種色素都包含在不同形狀的細胞器中。”
已經發現的黑色素體不再呈現其原始顏色，因為它們的化學性質在過去的數百萬年中發生了變化。 但是研究人員仍然可以透過觀察顆粒的大小和形狀來確定已消失的色調，這些大小和形狀與活體動物中的色調相對應。 那些呈香腸狀的是黑色的，而較圓、較小的那些則負責紅色、鐵鏽色。
謹慎的著色
儘管本頓和他的同事們已經提出了一些特定的著色模式，但文瑟並不相信古生物學家已經完全準備好拿起畫筆。 目前尚不清楚不同的著色顆粒如何在組合中以及在羽毛的原始結構中起作用以產生可感知的色調。 他說：“我們正越來越接近給恐龍上色，” 但我們還沒有完全做到。 儘管還需要更多的化石取樣，但他表示，真正缺失的資料一直就在我們眼前：“我們需要更多地瞭解現代鳥類”，因為鳥類是活著的恐龍。
本頓和他的團隊承認，儘管他們的論文旁邊發表了藝術表現形式，但“我們不能肯定[這些是]所有的顏色，因為除了黑色素體之外，還有其他著色劑可能沒有與化石一起儲存下來，” 他說。 “黑色素是一種非常堅韌的蛋白質，” 本頓在新聞釋出會上指出。 但其他著色顆粒可能無法在數百萬年的時間裡倖存下來。 已滅絕動物的藝術表現形式通常借鑑現存動物，考慮到它們棲息地的偽裝以及可能的展示特徵，因此，正如本頓指出的，藝術表現形式“並非完全是虛構的”。
文瑟和他的同事們繼續尋找更多關於顏色的線索。 透過研究黑色素體在最近的羽毛中的排列結構，他們能夠推斷出羽毛何時具有虹彩，為某些表面增添了另一層光澤，甚至紫色、藍色和綠色。 在2009年發表在《生物學快報》上的一篇論文中，該團隊描述了他們根據這些結構在始新世中期化石化的羽毛上發現的虹彩的證據，但更古老的鳥類和恐龍羽毛尚未產生任何閃亮的線索。
鑑於這些細胞器的普遍性，它們在化石化羽毛中的發現很可能會開啟新一輪的顏色研究熱潮。 文瑟說：“我們絕對可以利用它來觀察皮膚。” 然而，正如本頓指出的那樣，儘管色素沉著在今天的爬行動物和魚類鱗片中很普遍，但在恐龍化石中發現有機物質的遺蹟是不尋常的。 我們對它們皮膚的瞭解通常是從周圍材料中留下的印記中推斷出來的，這些印記不會包含預測顏色所需的細胞器。
色彩斑斕的線索
與此同時，即使只能為某些長羽毛恐龍和早期鳥類的翅膀和尾巴著色，也將有助於研究人員推斷出更多關於已滅絕動物的生態和行為的資訊，以及其他生理細節，例如視覺。 正如文瑟指出的那樣，“如果你在這些動物身上發現引人注目的顏色，那麼你就知道它們有比黑白看到更多顏色的能力。”
除了顏色之外，早期白堊紀恐龍中黑色素體的存在有助於證實某些恐龍中存在原始羽毛，有些人認為這些原始羽毛只是結締組織。 他們研究的中華龍鳥，是最早擁有羽毛狀結構的中華龍鳥之一，本頓將其描述為“沿著頭部、背部和尾巴有一圈非常清晰的羽毛邊緣”。
這些裝飾物不是現代意義上的羽毛，例如現代火雞和孔雀身上的羽毛。 本頓說：“這些是非常簡單的結構。” “它們有點像剛毛”，長度為4到10毫米。 但這些樸素的剛毛“確實是羽毛”，他說。
本頓指出：“就羽毛的進化順序而言，我們現在可以說它們最初是簡單的剛毛。” 如果是這種情況，這將支援這樣一種觀點，即即將變成羽毛的結構最初並非為了飛行而進化，而是為了展示目的而進化。 “那是一種展示功能，” 本頓說。 “顯然不是為了飛行。”