埃里克斯·萊利+張弨

古生物學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)

2016年年末，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的茱莉婭·克拉克領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)古生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)證實(shí)，他們?cè)谝环N滅絕的南極維加鳥的遺骸中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)最古老的被稱為“緒林克斯”鳥的咽喉化石。維加鳥滅絕于6600萬年前，曾與恐龍共同生活。緒林克斯鳥在當(dāng)時(shí)分布并不廣泛，這表明在進(jìn)化博弈中這種鳥的咽喉形成時(shí)間較晚——在其能夠飛行、連續(xù)呼吸和利用多彩羽毛吸引配偶之后。

緒林克斯鳥擁有堅(jiān)韌的軟骨組織，此次發(fā)現(xiàn)的化石保存得非常完好?？死苏f：“我們很幸運(yùn)?！钡菢?biāo)本仍然不足以識(shí)別此類鳥的鳴叫聲。鳥的發(fā)聲機(jī)制極其復(fù)雜，受多種因素影響，如覆蓋軟骨的褶皺和聲道其余部分的結(jié)構(gòu)等。因此，研究團(tuán)隊(duì)將這個(gè)化石與12種現(xiàn)存鳥類以及一種古代水禽進(jìn)行了比較，以建立該生物聲學(xué)解剖結(jié)構(gòu)的三維模型。結(jié)果表明，維加鳥可能發(fā)出類似鴨子或鵝的聲音?？死搜a(bǔ)充道：“無論其鳴叫聲是鴨子的嘎嘎聲還是鵝的喔喔聲，實(shí)際上我們目前尚未獲得該方面的數(shù)據(jù)?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/07/11/fdts201707fdts20170712-1-l.jpg" style="">

化石是無生命的，但又是有生命的，因?yàn)樗粌H包括化石生物的形狀和結(jié)構(gòu)，還記錄了它們的生活習(xí)性、活動(dòng)方式和更微妙的生活痕跡。以古生物學(xué)的流行圖標(biāo)恐龍為例?？铸埖淖阚E化石表明，它們?nèi)后w活動(dòng)，共同捕獵或者養(yǎng)育后代（未成年恐龍的腳印分布在母恐龍周圍）。保存在其毛囊中的色素細(xì)胞，讓我們一窺恐龍皮毛（黑色或紅棕色）的顏色，知道皮毛可以覆蓋鱗片或者羽毛。即使可怕的霸王龍也是毛茸茸的。通過堅(jiān)硬的化石，在過去20年里，科學(xué)家對(duì)原始世界

中最難以捉摸和最有魅力的聲音景觀特征有了更加豐富的認(rèn)知。

在維加鳥之前，被稱為副櫛龍的鴨嘴恐龍家族一直是古聲學(xué)研究的中心。它們是以嘴巴形狀命名的草食動(dòng)物，但更為人所知的是其頭頂巨大的骨質(zhì)冠飾，像一個(gè)鈍鈍的角。包括人類的大多數(shù)生物使用更柔軟的器官和薄膜進(jìn)行發(fā)聲，這些器官和薄膜往往會(huì)分解而無法成為化石。而在這一方面，維加鳥是罕見的特例，因?yàn)闆]有其他動(dòng)物利用這么堅(jiān)硬且容易形成化石的組織來發(fā)聲。

1931年，瑞典烏普薩拉大學(xué)的古生物學(xué)家卡爾·威曼發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)被稱為“小號(hào)手”的副櫛龍的標(biāo)本。它生活于7500萬年前，出土于在新墨西哥進(jìn)行的一次考古挖掘。它的頭骨破碎，發(fā)生了扭曲，而且一側(cè)嚴(yán)重被腐蝕。目前只發(fā)現(xiàn)了五個(gè)小號(hào)手的頭骨。

聲音的產(chǎn)生源于其生理結(jié)構(gòu)：物體產(chǎn)生更高或更低的聲音，這取決于物體運(yùn)動(dòng)時(shí)在空氣中震動(dòng)的自然速率?；诨验_和分裂的位置，威曼判斷，當(dāng)這個(gè)生物活著時(shí)，內(nèi)部有一個(gè)空洞。冠飾包圍著一對(duì)管子，從鼻孔延伸到內(nèi)部，然后循環(huán)回喉嚨。對(duì)威曼而言，冠飾看起來像一個(gè)“變號(hào)”，一個(gè)長長的彎曲的木管樂器。他認(rèn)為空心管產(chǎn)生并放大聲音，讓恐龍的聲音傳得更遠(yuǎn)，能夠穿越茂密的森林。

幾十年以來，化石沒有透露出更多的信息。有關(guān)冠飾的用途，其他科學(xué)家提出了很多古怪的建議：它是一個(gè)潛水通氣管，一個(gè)甩掉葉子的工具，一個(gè)擺脫多余熱量的散熱器，或一種增強(qiáng)該生物嗅覺的東西。20世紀(jì)80年代，約翰霍普金斯大學(xué)的大衛(wèi)·威顯穆佩建造塑料模型來展示恐龍的冠飾能夠發(fā)出強(qiáng)大的低音，但是，該方面需要進(jìn)一步的證明。1995年8月17日，在新墨西哥的法明頓附近出土了第二個(gè)小號(hào)手副櫛龍頭骨，距離第一個(gè)小號(hào)手副櫛龍墓地僅數(shù)千米。這個(gè)頭骨保存得相當(dāng)完美。

“你會(huì)聽到這些奇怪的轟隆聲”

當(dāng)時(shí)的新墨西哥自然歷史和科學(xué)博物館的古生物學(xué)負(fù)責(zé)人湯姆· 威廉姆森是挖掘隊(duì)的成員，他決定驗(yàn)證一下冠飾是否可以發(fā)出聲音。他將標(biāo)本帶到當(dāng)?shù)氐囊患裔t(yī)院，用CT掃描儀進(jìn)行掃描成像。CT掃描儀是一個(gè)形狀像大甜甜圈的機(jī)器，物體通過中心孔時(shí)被X 射線掃描。在這里，機(jī)器以3毫米層厚掃描小號(hào)手副櫛龍的頭骨，然后將視覺層彼此疊加，形成該生物冠飾的三維圖像。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)家卡爾·迪亞哥特的幫助下，威廉姆森模擬了小號(hào)手副櫛龍可能產(chǎn)生的聲音頻率。他們對(duì)幾個(gè)缺失部分（如鼻子和喉嚨的軟組織的位置和結(jié)構(gòu)）進(jìn)行推斷，最終將其定在頻率大約30赫茲的音符上。這段飽滿的低音處于人類聽力范圍的下限，而且因?yàn)榭铸垰夤軆?nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性出人意料地出現(xiàn)了一些強(qiáng)度峰值。“這些怪異的隆隆聲”，威廉姆森告訴我，“我聽到后感到后背發(fā)涼，毛骨悚然。”現(xiàn)在，科學(xué)家認(rèn)為恐龍發(fā)出的這個(gè)聲音能幫助小號(hào)手副櫛龍構(gòu)建復(fù)雜的社交群體，幫助恐龍辨別同類的其他成員并與之交流，可以辨別雄性和雌性。

動(dòng)物叫聲不總是依賴咽喉或奢侈的頭飾。昆蟲可以摩擦發(fā)音，即它們將兩個(gè)身體部位進(jìn)行摩擦而發(fā)出聲音。例如，蟋蟀一個(gè)翅膀基部處的鋸齒可以在另一翅膀的叩頭狀結(jié)構(gòu)上摩擦。像用手指揉搓梳子一樣，微小的鋸齒一個(gè)接一個(gè)地彎曲并釋放；翅膀來回振動(dòng)，發(fā)出一系列聲波。

2012年，中國古生物學(xué)家在內(nèi)蒙古道虎溝村附近發(fā)現(xiàn)了一種古蟋蟀的翅膀化石，并復(fù)原了其鳴叫聲。它發(fā)出的聲音聽起來像哨音，音高從開始到結(jié)束一直上揚(yáng)。英國林肯大學(xué)的專家費(fèi)爾南多·蒙特雅特格雷·扎帕塔說：“這個(gè)小夜曲可能是對(duì)恐龍的呼喚?！彼麑ｉT從事有關(guān)昆蟲聽覺和聲音的生物機(jī)械學(xué)研究。他以前的研究表明蟋蟀的牙齒線的長度與其唱歌的音調(diào)和聲調(diào)非常匹配。較大的鋸齒與低頻相關(guān)，而較小的鋸齒與產(chǎn)生較高頻率聲波（通常是超聲波）的動(dòng)物相關(guān)。

昆蟲有自己的聲位，就像一個(gè)私人的無線電通道

蒙特雅特格雷·扎帕塔通過電子郵件發(fā)送的高分辨率圖像測(cè)量了中國蟋蟀的牙齒長度。每個(gè)牙齒長9.34毫米，這是雄性灌木蟋蟀的一個(gè)長器官。對(duì)比現(xiàn)代數(shù)據(jù)后，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)長度與6.4千赫的聲音相關(guān)。這個(gè)頻率對(duì)人類的耳朵而言太高，但這幾乎是蟋蟀的最低頻率。并且，就像許多存活至今的物種一樣，它的鋸齒間的空隙隨著音銼長度的增大而逐漸增大，以確保一個(gè)翅膀覆蓋在另一個(gè)翅膀上以剪刀狀的方式加速摩擦?xí)r，“錘骨”是以恒定的速率打擊鋸齒。這種恒定速率

形成了一個(gè)“純色”音調(diào)，一種哨聲，而不是其他異常喧囂的蟋蟀發(fā)出的聲音。為了紀(jì)念這種音樂般的韻律，此物種被命名為“悅耳古鳴螽”。

悅耳古鳴螽“演唱”的歌曲蘊(yùn)藏著諸多信息。6.4千赫是它鳴叫的唯一頻率，這表明這種昆蟲在一個(gè)充滿了物種聲頻的景觀中占有自己的聲位，像私人無線電通道一樣。大多數(shù)現(xiàn)存的悅耳古鳴螽的親戚以超聲模式唱歌，迅速摩擦它們的翅膀，以20千赫或更高的頻率交流，人類的耳朵根本無法聽到。蒙特雅特格雷·扎帕塔認(rèn)為，雖然現(xiàn)在還搞不清楚它們?yōu)楹胃淖兦{(diào)，但至少有一個(gè)令人信服的解釋：更高音頻的聲音不會(huì)傳播得很遠(yuǎn)，進(jìn)而減少昆蟲被聽力敏銳的蝙蝠捕捉的

概率。

進(jìn)化本身也會(huì)重新調(diào)整。正如物種隨著時(shí)間的推移生存、死亡和適應(yīng)一樣，它們的聲音也是如此。和蟋蟀一樣，人類也是如此。

布朗大學(xué)人類學(xué)家和認(rèn)知科學(xué)家菲利普·利伯曼和已故的耶魯大學(xué)解剖學(xué)家埃德蒙·克里林在1971年發(fā)表的一篇文章中指出，尼安德特人是人類的近親，他們的語音范圍與一個(gè)孩子相同。他們的觀點(diǎn)基于對(duì)三種頭骨（包括口腔、鼻子和喉嚨的內(nèi)部）的比較研究：成年人的頭骨、兒童的頭骨和法國拉沙佩勒洞穴的尼安德特人的頭骨。利伯曼和克里林寫道：“我們可以得出結(jié)論，尼安德特人之所以被稱為人，是因?yàn)樗麄兛梢哉f話?！?/p>

然而，最近的遺傳證據(jù)表明，尼安德特人具有更為強(qiáng)大的發(fā)聲能力，甚至可能等同于現(xiàn)代人類。2007年，遺傳學(xué)家從西班牙西北部埃爾西德龍洞發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)尼安德特人的骨骼中提取了DNA 樣本，發(fā)現(xiàn)了FOXP2基因的一個(gè)版本，這種基因在人類語言的發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用。如果這個(gè)基因損壞，人類將不能說話。這就意味著，尼安德特人具備了現(xiàn)代語言的基本遺傳基礎(chǔ)。歐洲人1%到4%的基因組與尼安德特人相同，因此科學(xué)家認(rèn)為智人與尼安德特人進(jìn)行通婚，而非取代或殺死他們。

人類的喉嚨與尼安德特人幾乎沒有區(qū)別。說話時(shí)，這種被稱為舌骨的半圓形骨骼在移動(dòng)喉和舌頭方面發(fā)揮著核心作用。澳大利亞新英格蘭大學(xué)的史蒂芬·柔說：“骨骼的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)實(shí)際上反映了骨骼的使用方式?！彼?013年使用微CT掃描比較尼安德特人和人類舌骨團(tuán)隊(duì)的一員。他告訴我：“骨骼是一種活的組織，它不斷被重新吸收或塑造，以應(yīng)對(duì)通常被施加的力量。”就像蟋蟀的齒梳或鴨嘴恐龍的共鳴室一樣，相似的結(jié)構(gòu)有著相似的功能。

古生物學(xué)家不僅要了解遠(yuǎn)古時(shí)代，更要感知其紋理與色彩，置身于全視野的氛圍中。所有的化石都激發(fā)著人們的想象力，而聲音傳遞著一個(gè)故事。每一個(gè)重建的聲音都承載著科學(xué)家的期望、懷舊和憂郁。我們應(yīng)該聽聽它們的歌聲：這或許是我們最后的也是唯一的機(jī)會(huì)。