俄罗斯圣彼得堡的滴血大教堂就像是从童话故事中走出来的一样。它坐落在寒冷的运河边缘，拥有像森林般的洋葱圆顶，直插云霄，内部每一寸都覆盖着柔和色彩的马赛克。这里通常不是古生物学家经常出没的地方，但我当时在城里研究一种新的恐龙，并且坚持要绕道来这里。这次访问是私人性质的。这座教堂建于沙皇亚历山大二世于 1881 年被革命者暗杀的地点，这一事件引发了一连串的事件，最终导致了我的出现。沙皇的去世引发了反犹太人的大屠杀狂潮。俄罗斯帝国边缘的犹太人感到恐惧，立陶宛的一个家庭惊慌失措，将他们的小儿子送到美国以求安全。那个人是我的曾祖父。如果不是 100 多年前在圣彼得堡开始的多米诺骨牌效应，我就不会在这里了。
所有的家庭都有类似的故事——遥远过去的奇怪命运转折，没有这些转折，现在就会截然不同。进化也是如此运作的。生命的历史是一个巨大的偶然故事，随时可能被改道。事实上，这正是 6600 万年前，在白垩纪末期发生的事情。在之前的 1.5 亿年里，恐龙一直统治着地球，体型变得巨大，并在陆地上几乎所有可以想象到的环境中繁衍生息。但后来发生了一些变化，霸王龙、三角龙和它们的同类消失了。
恐龙的灭绝是科学领域最伟大的谜团之一，它在我十几岁的时候就深深地吸引了我。在过去的十年里，当我收集世界各地的恐龙化石时，这个问题一直困扰着我：如此成功的生物怎么会就此消失呢？20 世纪 80 年代提出的一种流行的理论认为，是小行星摧毁了它们。但怀疑论者一直在想，其他力量是否可能促成了它们的灭绝。随着研究人员发现新的恐龙并更多地了解这个群体的进化，我们正越来越接近一个确凿的答案。
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我最近组织了一次大型国际古生物学家聚会，他们聚在一起讨论我们究竟知道哪些关于恐龙灭绝的原因。我们使用了最新的恐龙多样性清单来检查随时间推移的进化趋势，回顾了关于灭绝时间的最新信息，并长期关注了恐龙消失前后发生的许多环境变化。令我们惊讶的是，我们这个由近十多位恐龙专家组成的团队——通常是一群爱争论的人——达成了一个明确的共识：正如流行的观点所认为的那样，灭绝是突然发生的，小行星是主要的罪魁祸首。但这个故事是不完整的：小行星恰好撞击了恐龙已经处于可怕时期的时候，当时它们的生态系统由于之前的环境变化而变得脆弱。这是一个关于古老故事的新的、意想不到的转折，并且与现代世界和我们自身的进化故事有着惊人的相关性。
一个持久的谜团
像大多数青少年一样，我在高中时做了一些鲁莽的事情。也许没有什么比 1999 年春天的一天拿起电话，直接给加州大学伯克利分校的地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯打冷电话更厚颜无耻的了。我当时是一个 15 岁的孩子，痴迷于恐龙；他是著名的国家科学院院士，早在 20 年前就提出了大规模小行星撞击导致恐龙灭绝的观点。他的假设始于一个奇怪的观察。地质记录保存了一条薄薄的粘土带，这条粘土带标志着以恐龙为主的白垩纪沉积物（跨越 1.45 亿年至 6600 万年前）与无恐龙的古近纪沉积物（6600 万年至 2300 万年前）之间的界限。阿尔瓦雷斯发现，这条粘土带中饱和了铱，铱是一种在地球上稀有但在彗星和小行星等地球外物体中常见的元素。他首先在意大利翁布里亚地区中世纪公社古比奥附近的一个岩石峡谷中注意到了这种异常现象。碰巧的是，我的家人正准备去意大利旅行，庆祝我父母结婚 20 周年。我缠着我的父母从教堂和艺术博物馆中抽出一天时间，去古比奥看看孕育了阿尔瓦雷斯著名的小行星杀手情景的地质特征。但我需要方向，所以我决定直接去找源头。
阿尔瓦雷斯不仅接了我的电话，还详细地告诉了我去峡谷中他探测到铱尖峰的确切地点的路线，这仍然让我感到震惊。我没想到一位如此伟大的科学巨匠会如此友善，如此慷慨地抽出时间。他和他的诺贝尔奖获得者物理学家父亲路易斯以及两位伯克利同事于 1980 年在《科学》杂志上发表的小行星理论引发了长达十年的激烈辩论。恐龙和大规模灭绝不断成为新闻；撞击观点出现在无数书籍和电视纪录片中；数百篇科学论文就究竟是什么杀死了恐龙争论不休，古生物学家、地质学家、化学家、生态学家和天文学家都对当时最热门的科学问题发表了看法。
到 20 世纪 80 年代末，小行星或彗星在 6600 万年前撞击地球已是不可否认的事实。世界各地都发现了相同的铱层。并且在铱旁边还发现了其他已知源于地球外撞击的地质怪异现象，包括称为玻璃陨石的玻璃状球体和称为冲击石英的变形石英颗粒。此外，地质学家甚至找到了一个年代可以追溯到恐龙灭绝的确切时刻的陨石坑——墨西哥 180 公里宽的希克苏鲁伯陨石坑。一个意想不到的巨大物体，大约 10 公里宽，从太空降临，引发了火山爆发、野火、海啸、酸雨和遮挡阳光的尘埃的灾难，注定了恐龙的灭绝。
尽管如此，科学家们对恐龙在撞击前夕是如何变化的，以及它们及其生态系统如何应对这场非同寻常的环境灾难的信息仍然非常少。因此，关于小行星是突然击倒了恐龙，当时它们还处于鼎盛时期，还是对一个正在逐渐衰落并将无论如何都会灭绝的垂死群体给予了最后一击的争论仍在继续。毕竟，小行星撞击的不是一个静态的星球，而是一个正在经历剧烈的海平面波动、温度变化和极端火山活动的星球。也许其中一些因素促成了灭绝？
新发现
在那次意大利家庭旅行中，我从未去过古比奥。洪水封闭了从罗马出发的主要铁路线，我感到非常沮丧。命运可能是残酷的（问问恐龙就知道了），但它也会朝着相反的方向发展。所以，想象一下，五年后，当我回到意大利参加大学地质野外课程时，我有多么惊讶。我们住在亚平宁山脉的一个小型天文台里，这个天文台由亚历山德罗·蒙塔纳里经营，他是 20 世纪 80 年代研究白垩纪末期灭绝的众多科学家之一。在我们第一天的参观中，我们穿过图书馆，看到一个孤独的身影在闪烁的灯光下仔细研究一张地质地图。“我想让大家见见我的朋友和导师沃尔特·阿尔瓦雷斯，”蒙塔纳里用他富有韵味的意大利口音说道。“你们有些人可能听说过他。”
几天后，我们在古比奥峡谷，地中海的阳光照射下来，飞驰的汽车呼啸而过。阿尔瓦雷斯站在一群大学生面前，指着小行星理论构思的确切地点。我的同学们都在嘲笑我，因为在我向阿尔瓦雷斯自我介绍后，他记起了我们五年前的谈话，我忍不住笑了。那一天深深地印在我的记忆中，成为我早期职业生涯中最重要的时刻之一。我当时就知道，恐龙灭绝之谜已经吸引了我。
有点矛盾的是，作为一名研究生，我的研究主要集中在恐龙崛起为统治地位以及鸟类的起源和早期进化（鸟类起源于恐龙，因此是唯一没有灭绝的恐龙类群）。但我终于有机会在 2012 年为恐龙灭绝辩论做出贡献，当时我即将完成研究生学业。我在英国伯明翰大学的同事理查德·巴特勒使用统计数据研究进化趋势，他提出了一个绝妙的想法：我们何不汇集我们在不同恐龙类群和不同分析技术方面的专业知识，对恐龙在灭绝前 1000 万至 1500 万年间的变化方式进行新的审视？
我们决定使用一种称为形态差异的指标来检查恐龙多样性趋势。差异本质上是生物多样性的解剖学测量——它量化了一个群体在一段时间内或跨生态系统的体型、形状和解剖结构的可变性。想象一下两个生态系统，一个生态系统中有 15 种小型啮齿动物，另一个生态系统中有蝙蝠、瞪羚和大象。第一个生态系统可能物种更多，但第二个生态系统拥有一系列物种，这些物种在大小、形状和行为方面具有更大的多样性。与简单的物种计数相比，差异通常可以更全面地了解群体的活力和生物多样性，我们想看看恐龙是否存在任何明显的趋势。白垩纪晚期差异增加或稳定表明，当小行星粗暴地打断它们的辉煌时期时，恐龙的情况相当好，而差异下降则表明，无论从天而降的大石头如何，它们都遇到了麻烦。
我们发现了一些有趣的结果。在撞击发生前的 1000 万至 1500 万年间，大多数恐龙的差异相对稳定，包括食肉的兽脚亚目恐龙（如霸王龙和迅猛龙）、长颈蜥脚类恐龙以及中小型植食性恐龙（例如，圆头肿头龙）。但是，当小行星来临时，有两个亚群正处于差异下降的过程中：角龙（三角龙及其同类）和鸭嘴龙。这两个类群都是大型植食性恐龙，它们消耗大量的植被。如果你在 6600 万年前左右，你很容易就会注意到这些恐龙是最多的。它们是白垩纪的牛，是食物网中的关键草食动物。
在我们发表研究结果的同时，其他研究人员也从其他角度研究恐龙灭绝。由伦敦大学学院的保罗·厄普彻奇和伦敦自然历史博物馆的保罗·巴雷特领导的团队对随时间推移的恐龙物种多样性进行了普查，发现恐龙作为一个整体在小行星撞击时仍然非常多样化，但包括角龙和鸭嘴龙在内的类群正在经历物种数量的下降。他们的发现非常清楚地与我们的差异计算相符。
大型植食性恐龙的物种丰富度和差异的下降将如何影响该群体的其他成员？洞察力来自芝加哥大学当时的博士生乔纳森·米切尔领导的一项创新计算机建模研究。米切尔和他的团队为几个白垩纪恐龙生态系统构建了食物网，并模拟了如果一些物种被淘汰会发生什么。结果令人震惊：当小行星撞击时存在的食物网，由于多样性下降，大型草食动物较少，因此比撞击前几百万年更多样化的食物网更容易崩溃。
糟糕的时机
随着关于恐龙灭绝的大量新数据出现在期刊上，巴特勒和我有一个有点危险的想法：也许我们可以招募一支由恐龙专家组成的精锐团队，他们愿意坐下来，讨论我们目前所知关于恐龙灭绝的一切，并尝试就我们认为恐龙灭绝的原因达成共识。起初这主要是为了找点乐子。古生物学家在这个话题上已经争论了几十年。我们算老几，认为我们可以解决这个问题？更可能的是，我们这个有点颠覆性的计划最终会陷入僵局，或者更糟，会变成一场争吵。事实上，结果恰恰相反。我们的小组，包括来自美国、加拿大和英国的 11 位科学家，实际上达成了协议。我们于今年五月在《生物学评论》上发表了我们的研究。
以下是我们回顾所有证据后发现的结果：恐龙似乎在白垩纪的最后一部分时期表现相当不错。没有任何迹象表明它们的总体多样性（就物种数量和差异而言）在数百万年的时间里逐渐下降。恐龙的主要类群都延续到了白垩纪的最晚期，至少在北美，白垩纪最晚期恐龙的化石记录最为完整，我们知道霸王龙、三角龙及其家族都在那里见证了小行星撞击。这一发现排除了曾经流行的假设，即恐龙逐渐衰落，可能是因为海平面和温度的长期波动改变了恐龙可获得的陆地面积和食物类型。相反，恐龙的灭绝在地质学意义上是突然发生的。因此，有理由认为，小行星撞击——一个突然且意想不到的事件——是罪魁祸首。
但是，正如我们根据早期的研究怀疑的那样，小行星并不是全部原因。大型植食性恐龙确实在白垩纪末期经历了一点衰退。这种衰退的确切原因尚不确定，但这可能与短期海平面下降有关，这大大改变了恐龙在最后几百万年可用的陆地面积——至少在北美是这样，北美保存了迄今为止最好的这个时期的化石记录。作为最丰富的草食动物，角龙和鸭嘴龙将是第一批感受到家园范围和植被变化的恐龙。它们的衰落显然产生了后果：它通过破坏食物网的基础，增加了生态系统崩溃的可能性，从而使生态系统更容易崩溃，并增加了少数物种的灭绝会蔓延到整个生态系统的可能性。
总而言之，小行星撞击似乎发生在恐龙的糟糕时期。如果撞击发生在几百万年前，在大型草食动物多样性下降之前，恐龙生态系统将更加稳健，并且能够更好地承受撞击。如果撞击发生在几百万年后，也许草食动物的多样性会像恐龙进化前 1.5 亿年来的无数次那样恢复。对于直径 10 公里的小行星从天而降来说，任何时候都不是好时机，但对于恐龙来说，6600 万年前可能是最糟糕的时期。如果时间顺序稍微改变一下，恐龙可能仍然存在于今天。
6600 万年前发生的事情，当那块来自遥远太空的岩石和冰块在恐龙最不合时宜的时候猛烈撞击墨西哥时，至今仍在产生影响。大规模灭绝是悲剧性的，但它们也为新的植物和动物进化和成为优势物种腾出了空间。恐龙的灭绝为哺乳动物带来了机会，哺乳动物在阴影中生活了 1 亿多年，但现在有机会不受阻碍地进化。哺乳动物在恐龙灭绝后几乎立即蓬勃发展，进化出巨大的体型和无数新的饮食和行为，并在世界各地传播开来。这种蓬勃发展最终导致了灵长类动物的出现，进而导致了我们的出现。移除历史连锁反应中的任何一个环节，都可能意味着没有人类。
但恐龙灭绝蕴含着更深刻的教训。这不仅仅是一个令人费解的进化偶然性故事——又一个遥远过去的事件，让我们玩起了假设游戏。简而言之，白垩纪末期发生的事情告诉我们，即使是最具优势的生物群体也可能灭绝，而且是相当突然的灭绝。恐龙统治地球超过 1.5 亿年，当它们的清算时刻到来时——地球与太空之间瞬间的碰撞。而它们的灭绝变得更容易，甚至可能是由小行星撞击之前的生物多样性丧失所促成的。现代人类出现的时间最多只有几十万年，我们正在以如此快的速度改变环境，以至于所谓的第六次灭绝正在发生，全球生物多样性正在迅速下降。谁知道我们在这个过程中会让自己变得多么脆弱？