俄羅斯聖彼得堡的滴血大教堂就像是從童話故事中走出來的一樣。它坐落在寒冷的運河邊緣，擁有像森林般的洋蔥圓頂，直插雲霄，內部每一寸都覆蓋著柔和色彩的馬賽克。這裡通常不是古生物學家經常出沒的地方，但我當時在城裡研究一種新的恐龍，並且堅持要繞道來這裡。這次訪問是私人性質的。這座教堂建於沙皇亞歷山大二世於 1881 年被革命者暗殺的地點，這一事件引發了一連串的事件，最終導致了我的出現。沙皇的去世引發了反猶太人的大屠殺狂潮。俄羅斯帝國邊緣的猶太人感到恐懼，立陶宛的一個家庭驚慌失措，將他們的小兒子送到美國以求安全。那個人是我的曾祖父。如果不是 100 多年前在聖彼得堡開始的多米諾骨牌效應，我就不會在這裡了。
所有的家庭都有類似的故事——遙遠過去的奇怪命運轉折，沒有這些轉折，現在就會截然不同。進化也是如此運作的。生命的歷史是一個巨大的偶然故事，隨時可能被改道。事實上，這正是 6600 萬年前，在白堊紀末期發生的事情。在之前的 1.5 億年裡，恐龍一直統治著地球，體型變得巨大，並在陸地上幾乎所有可以想象到的環境中繁衍生息。但後來發生了一些變化，霸王龍、三角龍和它們的同類消失了。
恐龍的滅絕是科學領域最偉大的謎團之一，它在我十幾歲的時候就深深地吸引了我。在過去的十年裡，當我收集世界各地的恐龍化石時，這個問題一直困擾著我：如此成功的生物怎麼會就此消失呢？20 世紀 80 年代提出的一種流行的理論認為，是小行星摧毀了它們。但懷疑論者一直在想，其他力量是否可能促成了它們的滅絕。隨著研究人員發現新的恐龍並更多地瞭解這個群體的進化，我們正越來越接近一個確鑿的答案。
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我最近組織了一次大型國際古生物學家聚會，他們聚在一起討論我們究竟知道哪些關於恐龍滅絕的原因。我們使用了最新的恐龍多樣性清單來檢查隨時間推移的進化趨勢，回顧了關於滅絕時間的最新資訊，並長期關注了恐龍消失前後發生的許多環境變化。令我們驚訝的是，我們這個由近十多位恐龍專家組成的團隊——通常是一群愛爭論的人——達成了一個明確的共識：正如流行的觀點所認為的那樣，滅絕是突然發生的，小行星是主要的罪魁禍首。但這個故事是不完整的：小行星恰好撞擊了恐龍已經處於可怕時期的時候，當時它們的生態系統由於之前的環境變化而變得脆弱。這是一個關於古老故事的新的、意想不到的轉折，並且與現代世界和我們自身的進化故事有著驚人的相關性。
一個持久的謎團
像大多數青少年一樣，我在高中時做了一些魯莽的事情。也許沒有什麼比 1999 年春天的一天拿起電話，直接給加州大學伯克利分校的地質學家沃爾特·阿爾瓦雷斯打冷電話更厚顏無恥的了。我當時是一個 15 歲的孩子，痴迷於恐龍；他是著名的國家科學院院士，早在 20 年前就提出了大規模小行星撞擊導致恐龍滅絕的觀點。他的假設始於一個奇怪的觀察。地質記錄儲存了一條薄薄的粘土帶，這條粘土帶標誌著以恐龍為主的白堊紀沉積物（跨越 1.45 億年至 6600 萬年前）與無恐龍的古近紀沉積物（6600 萬年至 2300 萬年前）之間的界限。阿爾瓦雷斯發現，這條粘土帶中飽和了銥，銥是一種在地球上稀有但在彗星和小行星等地球外物體中常見的元素。他首先在義大利翁布里亞地區中世紀公社古比奧附近的一個岩石峽谷中注意到了這種異常現象。碰巧的是，我的家人正準備去義大利旅行，慶祝我父母結婚 20 週年。我纏著我的父母從教堂和藝術博物館中抽出一天時間，去古比奧看看孕育了阿爾瓦雷斯著名的小行星殺手情景的地質特徵。但我需要方向，所以我決定直接去找源頭。
阿爾瓦雷斯不僅接了我的電話，還詳細地告訴了我去峽谷中他探測到銥尖峰的確切地點的路線，這仍然讓我感到震驚。我沒想到一位如此偉大的科學巨匠會如此友善，如此慷慨地抽出時間。他和他的諾貝爾獎獲得者物理學家父親路易斯以及兩位伯克利同事於 1980 年在《科學》雜誌上發表的小行星理論引發了長達十年的激烈辯論。恐龍和大規模滅絕不斷成為新聞；撞擊觀點出現在無數書籍和電視紀錄片中；數百篇科學論文就究竟是什麼殺死了恐龍爭論不休，古生物學家、地質學家、化學家、生態學家和天文學家都對當時最熱門的科學問題發表了看法。
到 20 世紀 80 年代末，小行星或彗星在 6600 萬年前撞擊地球已是不可否認的事實。世界各地都發現了相同的銥層。並且在銥旁邊還發現了其他已知源於地球外撞擊的地質怪異現象，包括稱為玻璃隕石的玻璃狀球體和稱為衝擊石英的變形石英顆粒。此外，地質學家甚至找到了一個年代可以追溯到恐龍滅絕的確切時刻的隕石坑——墨西哥 180 公里寬的希克蘇魯伯隕石坑。一個意想不到的巨大物體，大約 10 公里寬，從太空降臨，引發了火山爆發、野火、海嘯、酸雨和遮擋陽光的塵埃的災難，註定了恐龍的滅絕。
儘管如此，科學家們對恐龍在撞擊前夕是如何變化的，以及它們及其生態系統如何應對這場非同尋常的環境災難的資訊仍然非常少。因此，關於小行星是突然擊倒了恐龍，當時它們還處於鼎盛時期，還是對一個正在逐漸衰落並將無論如何都會滅絕的垂死群體給予了最後一擊的爭論仍在繼續。畢竟，小行星撞擊的不是一個靜態的星球，而是一個正在經歷劇烈的海平面波動、溫度變化和極端火山活動的星球。也許其中一些因素促成了滅絕？
新發現
在那次義大利家庭旅行中，我從未去過古比奧。洪水封閉了從羅馬出發的主要鐵路線，我感到非常沮喪。命運可能是殘酷的（問問恐龍就知道了），但它也會朝著相反的方向發展。所以，想象一下，五年後，當我回到義大利參加大學地質野外課程時，我有多麼驚訝。我們住在亞平寧山脈的一個小型天文臺裡，這個天文臺由亞歷山德羅·蒙塔納裡經營，他是 20 世紀 80 年代研究白堊紀末期滅絕的眾多科學家之一。在我們第一天的參觀中，我們穿過圖書館，看到一個孤獨的身影在閃爍的燈光下仔細研究一張地質地圖。“我想讓大家見見我的朋友和導師沃爾特·阿爾瓦雷斯，”蒙塔納裡用他富有韻味的義大利口音說道。“你們有些人可能聽說過他。”
幾天後，我們在古比奧峽谷，地中海的陽光照射下來，飛馳的汽車呼嘯而過。阿爾瓦雷斯站在一群大學生面前，指著小行星理論構思的確切地點。我的同學們都在嘲笑我，因為在我向阿爾瓦雷斯自我介紹後，他記起了我們五年前的談話，我忍不住笑了。那一天深深地印在我的記憶中，成為我早期職業生涯中最重要的時刻之一。我當時就知道，恐龍滅絕之謎已經吸引了我。
有點矛盾的是，作為一名研究生，我的研究主要集中在恐龍崛起為統治地位以及鳥類的起源和早期進化（鳥類起源於恐龍，因此是唯一沒有滅絕的恐龍類群）。但我終於有機會在 2012 年為恐龍滅絕辯論做出貢獻，當時我即將完成研究生學業。我在英國伯明翰大學的同事理查德·巴特勒使用統計資料研究進化趨勢，他提出了一個絕妙的想法：我們何不彙集我們在不同恐龍類群和不同分析技術方面的專業知識，對恐龍在滅絕前 1000 萬至 1500 萬年間的變化方式進行新的審視？
我們決定使用一種稱為形態差異的指標來檢查恐龍多樣性趨勢。差異本質上是生物多樣性的解剖學測量——它量化了一個群體在一段時間內或跨生態系統的體型、形狀和解剖結構的可變性。想象一下兩個生態系統，一個生態系統中有 15 種小型齧齒動物，另一個生態系統中有蝙蝠、瞪羚和大象。第一個生態系統可能物種更多，但第二個生態系統擁有一系列物種，這些物種在大小、形狀和行為方面具有更大的多樣性。與簡單的物種計數相比，差異通常可以更全面地瞭解群體的活力和生物多樣性，我們想看看恐龍是否存在任何明顯的趨勢。白堊紀晚期差異增加或穩定表明，當小行星粗暴地打斷它們的輝煌時期時，恐龍的情況相當好，而差異下降則表明，無論從天而降的大石頭如何，它們都遇到了麻煩。
我們發現了一些有趣的結果。在撞擊發生前的 1000 萬至 1500 萬年間，大多數恐龍的差異相對穩定，包括食肉的獸腳亞目恐龍（如霸王龍和迅猛龍）、長頸蜥腳類恐龍以及中小型植食性恐龍（例如，圓頭腫頭龍）。但是，當小行星來臨時，有兩個亞群正處於差異下降的過程中：角龍（三角龍及其同類）和鴨嘴龍。這兩個類群都是大型植食性恐龍，它們消耗大量的植被。如果你在 6600 萬年前左右，你很容易就會注意到這些恐龍是最多的。它們是白堊紀的牛，是食物網中的關鍵草食動物。
在我們發表研究結果的同時，其他研究人員也從其他角度研究恐龍滅絕。由倫敦大學學院的保羅·厄普徹奇和倫敦自然歷史博物館的保羅·巴雷特領導的團隊對隨時間推移的恐龍物種多樣性進行了普查，發現恐龍作為一個整體在小行星撞擊時仍然非常多樣化，但包括角龍和鴨嘴龍在內的類群正在經歷物種數量的下降。他們的發現非常清楚地與我們的差異計算相符。
大型植食性恐龍的物種豐富度和差異的下降將如何影響該群體的其他成員？洞察力來自芝加哥大學當時的博士生喬納森·米切爾領導的一項創新計算機建模研究。米切爾和他的團隊為幾個白堊紀恐龍生態系統構建了食物網，並模擬瞭如果一些物種被淘汰會發生什麼。結果令人震驚：當小行星撞擊時存在的食物網，由於多樣性下降，大型草食動物較少，因此比撞擊前幾百萬年更多樣化的食物網更容易崩潰。
糟糕的時機
隨著關於恐龍滅絕的大量新資料出現在期刊上，巴特勒和我有一個有點危險的想法：也許我們可以招募一支由恐龍專家組成的精銳團隊，他們願意坐下來，討論我們目前所知關於恐龍滅絕的一切，並嘗試就我們認為恐龍滅絕的原因達成共識。起初這主要是為了找點樂子。古生物學家在這個話題上已經爭論了幾十年。我們算老幾，認為我們可以解決這個問題？更可能的是，我們這個有點顛覆性的計劃最終會陷入僵局，或者更糟，會變成一場爭吵。事實上，結果恰恰相反。我們的小組，包括來自美國、加拿大和英國的 11 位科學家，實際上達成了協議。我們於今年五月在《生物學評論》上發表了我們的研究。
以下是我們回顧所有證據後發現的結果：恐龍似乎在白堊紀的最後一部分時期表現相當不錯。沒有任何跡象表明它們的總體多樣性（就物種數量和差異而言）在數百萬年的時間裡逐漸下降。恐龍的主要類群都延續到了白堊紀的最晚期，至少在北美，白堊紀最晚期恐龍的化石記錄最為完整，我們知道霸王龍、三角龍及其家族都在那裡見證了小行星撞擊。這一發現排除了曾經流行的假設，即恐龍逐漸衰落，可能是因為海平面和溫度的長期波動改變了恐龍可獲得的陸地面積和食物型別。相反，恐龍的滅絕在地質學意義上是突然發生的。因此，有理由認為，小行星撞擊——一個突然且意想不到的事件——是罪魁禍首。
但是，正如我們根據早期的研究懷疑的那樣，小行星並不是全部原因。大型植食性恐龍確實在白堊紀末期經歷了一點衰退。這種衰退的確切原因尚不確定，但這可能與短期海平面下降有關，這大大改變了恐龍在最後幾百萬年可用的陸地面積——至少在北美是這樣，北美儲存了迄今為止最好的這個時期的化石記錄。作為最豐富的草食動物，角龍和鴨嘴龍將是第一批感受到家園範圍和植被變化的恐龍。它們的衰落顯然產生了後果：它透過破壞食物網的基礎，增加了生態系統崩潰的可能性，從而使生態系統更容易崩潰，並增加了少數物種的滅絕會蔓延到整個生態系統的可能性。
總而言之，小行星撞擊似乎發生在恐龍的糟糕時期。如果撞擊發生在幾百萬年前，在大型草食動物多樣性下降之前，恐龍生態系統將更加穩健，並且能夠更好地承受撞擊。如果撞擊發生在幾百萬年後，也許草食動物的多樣性會像恐龍進化前 1.5 億年來的無數次那樣恢復。對於直徑 10 公里的小行星從天而降來說，任何時候都不是好時機，但對於恐龍來說，6600 萬年前可能是最糟糕的時期。如果時間順序稍微改變一下，恐龍可能仍然存在於今天。
6600 萬年前發生的事情，當那塊來自遙遠太空的岩石和冰塊在恐龍最不合時宜的時候猛烈撞擊墨西哥時，至今仍在產生影響。大規模滅絕是悲劇性的，但它們也為新的植物和動物進化和成為優勢物種騰出了空間。恐龍的滅絕為哺乳動物帶來了機會，哺乳動物在陰影中生活了 1 億多年，但現在有機會不受阻礙地進化。哺乳動物在恐龍滅絕後幾乎立即蓬勃發展，進化出巨大的體型和無數新的飲食和行為，並在世界各地傳播開來。這種蓬勃發展最終導致了靈長類動物的出現，進而導致了我們的出現。移除歷史連鎖反應中的任何一個環節，都可能意味著沒有人類。
但恐龍滅絕蘊含著更深刻的教訓。這不僅僅是一個令人費解的進化偶然性故事——又一個遙遠過去的事件，讓我們玩起了假設遊戲。簡而言之，白堊紀末期發生的事情告訴我們，即使是最具優勢的生物群體也可能滅絕，而且是相當突然的滅絕。恐龍統治地球超過 1.5 億年，當它們的清算時刻到來時——地球與太空之間瞬間的碰撞。而它們的滅絕變得更容易，甚至可能是由小行星撞擊之前的生物多樣性喪失所促成的。現代人類出現的時間最多隻有幾十萬年，我們正在以如此快的速度改變環境，以至於所謂的第六次滅絕正在發生，全球生物多樣性正在迅速下降。誰知道我們在這個過程中會讓自己變得多麼脆弱？