北欧神话里,有一种名叫克拉肯的巨型海怪,它伸出布满吸盘的巨大触手,能把整艘船拖进深海。几百年来,水手们口口相传,将它的形象越画越恐怖。但现在,一项刚刚发表在《科学》杂志上的研究,用一箱子不起眼的化石告诉我们:在几千万年前,类似克拉肯的巨大章鱼或许真的在海洋里巡游过——而且它们的体形,可能和一辆校车差不多大。

故事要从一堆小小的“嘴”说起。章鱼是软体动物,死后身体极难变成化石,但这不意味着它们什么痕迹都留不下。无论是今天的章鱼,还是白垩纪的古老亲戚,它们的口部都有一个坚硬、像鹦鹉嘴一样的颚部,材质是几丁质——一种足够结实的天然高分子材料,能在动物死后扛住腐败和地质压力,变成化石。这项研究的核心,正是一批来自恐龙时代末期的章鱼下颌化石。将这些“嘴”拼凑起来,古生物学家慢慢还原出了一头头鲸鱼大小的远古章鱼,它们很可能是有史以来最大的无脊椎动物。

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研究团队的领衔者是日本北海道大学的古生物学家 Yasuhiro Iba。他和同事一直对章鱼的演化历史充满好奇,但章鱼的化石记录实在太零碎了。以往发现的少量印痕往往只能说明“这里曾经有过一只章鱼”,却无法回答它有多大、吃什么、在生态系统中扮演什么角色。这一次,Iba 的团队获得了 27 件珍贵的下颌化石标本,其中 15 件已经从岩石中暴露出来,来自日本和加拿大温哥华岛的地层,年代集中在 6600 万年前到 1 亿年前之间——也就是地质学上的晚白垩世。那时,各种恐龙还在陆地上行走,而海洋则被巨大的爬行动物如蛇颈龙所主宰。然而,这些新发现的“嘴”却暗示,有一群体形不输蛇颈龙的柔软统治者,正在深海静静漂浮。

另外 12 件化石还牢牢嵌在石头里,有些甚至脆弱到经不起物理挖掘。于是团队采用了一种名为“数字化化石挖掘”的方法。操作听起来就像用一把看不见的刀,把岩石一层一层削掉——他们在实验室里,真的把岩块逐层研磨了几个微米的厚度,每磨掉一层就拍一张高清照片,记录下化石横截面一点一点暴露出来的细节。接下来,人工智能登场了。研究人员用这些连续的图像,让 AI 学会辨别化石和岩石的边界,然后重建出高精度的三维数字模型。这样一来,他们既避免了对化石的物理损伤,又获得了比手工修出还要精确的立体结构。整个过程如同在数字世界里重新“挖”出了一张嘴。

拿到三维模型和测量数据后,团队做了一件看似简单但极其关键的事:把这些古老的下颌,与现代的章鱼和鱿鱼标本放在一起比对。十几年前,学界普遍认为这 27 件化石分属于 5 个不同的已灭绝头足类物种。但随着对比加深,Iba 和同事们意识到,它们之间的差异其实没有以前想的那么大。最终,他们将 27 个下颌化石重新归入两个物种:一个是 Nanaimoteuthis jeletzkyi,另一个是体形要大得多的 Nanaimoteuthis haggarti。更重要的是,上下颌的形态特征指向一个明确的身份——它们都是早期有鳍章鱼。

有鳍章鱼这个名字听起来可能有些陌生,但你大概率见过它们今天的代表。这类章鱼的腕足之间有宽大的膜状结构,身体末端还长着一对像耳朵一样的肉鳍,靠着这两片鳍优雅地拍动,在深海中缓缓游动。迪士尼动画里那种名叫小飞象的章鱼,就是现生有鳍章鱼的典型样貌。只不过,白垩纪的这些前辈,体形要远比小飞象章鱼庞大。大到什么程度?最大的 N. haggarti 下颌可以毫不费力地塞进一个葡萄柚,而现代已知最大的无脊椎动物——大王乌贼的下颌,连这个尺寸都达不到。具体来说,这个古老下颌比大王乌贼的下颌还要大出 50%。大王乌贼可以长到 12 米长,据此推测,这只白垩纪有鳍章鱼的个头显然还要大出一大截。

古生物学家没有找到完整的躯体化石,因此无法直接量出身长,但单凭下颌已经足够让人倒吸一口气。研究团队在论文中给出的描述是“鲸鱼大小”,而新闻媒体干脆把它比作一辆校车。你可以试着想象一下:一只身体柔软、展开触手后长达十余米的巨型章鱼,在黑暗的深海中缓慢摆动两片肉鳍,膜状的腕间结构让它看起来就像一团飘浮的幽灵。这样的体形,甚至让同时代的蛇颈龙都相形见绌。在晚白垩世的海洋里,它很可能处在食物链的顶端,用强力的颚部咬碎同时代其他大型动物的硬壳。

最令人兴奋的或许还不是“大”,而是“早”。先前,人们很难想象恐龙时代的海中会出现如此巨大的头足类动物。一般认为,头足纲的巨型化要等到新生代,比如与现代抹香鲸上演深海搏斗的大王乌贼。可是这块能装进葡萄柚的下颌,来自超过 7200 万年前的地层——也就是说,在恐龙即将告别地球的最后一段时光里,巨头足类就已经演化出来了。它们和陆地上的暴龙、三角龙共享同一个世界,只不过一个在岸上嘶吼,一个在深蓝里无声地滑翔。

当然,这一切还只是基于下颌化石的推断。研究人员也谨慎地提到,软体部分究竟有多长、有多重,仍然缺少直接的化石证据。因为章鱼的祖先和今天的后代一样,浑身都是柔软的蛋白质和水,几乎不可能留下完整轮廓。化石记录中那 27 张嘴,已是极为难得的窗口。Iba 自己在采访中坦言,过去连这些下颌是属于章鱼类还是其他头足类都很难分清,更别提推断生态角色了。所以,这项研究并不是给白垩纪海洋画上了一个句号,而是打开了一个充满惊叹号的问号。

如果把这次发现串成一条时间线,故事大概是这样:首先是十几年前古生物学家在野外和博物馆收藏中注意到一些奇怪的几丁质下颌;接着是长期争论这些下颌到底属于谁;然后,借助数字化工具和 AI 的帮助,研究人员终于看清了它们的精细结构;再通过与现代标本的对比,他们厘清了分类,并将其中一种鉴定为巨大的有鳍章鱼;最后,尺寸估算结果出来,所有人都意识到,自己面对的可能是已知最大的无脊椎动物。

在这个过程中,数字化石挖掘技术发挥了关键作用。以往遇到嵌在坚硬围岩里的脆弱化石,古生物学家要么冒着碎掉的风险手工剔出来,要么干脆不碰,让细节永远被石头封存。而逐层研磨加三维重建这一套方法,本质上是用“破坏”来获得“重建”——牺牲掉实物本身,换取完美的虚拟副本。这听起来有点赛博庞克,却实实在在挽救了那 12 个极其破碎的标本。如果没有这一技术,Iba 团队大概只能对着那 15 件暴露较好的下颌做研究,标本量减少近一半,很难有力地说服大家这是两个物种而非五个。

AI 的参与也值得一提。这里并没有任何科幻式的“人工智能自动鉴定化石”,它只做了一件非常朴素却繁重的工作:在上千张照片中识别出化石与岩石的像素差异,然后拼接出三维形状。这种繁琐的标注如果全部由人眼完成,不仅耗时惊人,还极易出错。机器学习在这里扮演了一个勤奋、不出声的助手,让人能更快地跨过数据处理的泥沼,专注于科研判断本身。

那么,这种校车大小的有鳍章鱼是怎么生活的?化石不能直接开口说话,但现代近亲提供了线索。如今的深海有鳍章鱼,比如小飞象章鱼,并不靠喷射推进快速追赶猎物,而是用肉鳍和腕间膜缓慢划水,像水母一样漂浮在水里。它们主要捕食小型甲壳动物、多毛类蠕虫,偶尔用膜状结构罩住猎物。如果白垩纪的 N. haggarti 采用类似的生活方式,那它可能并不是一头凶猛的掠食者,而是一个体型巨大、动作迟缓的机会主义捕食者,靠巨大的嘴处理各种体积的猎物。当然,它也可能一口咬住路过的小型海洋爬行动物,这取决于牙齿和颚部肌肉的力量——可惜,这些软组织的信息早已消失在时间中。

研究团队还特别指出,晚白垩世海洋中并不缺少顶级掠食者,蛇颈龙、沧龙等都是人们熟悉的名字。但在这些庞然大物旁边,有鳍章鱼选择了一条不同的巨型化道路:不用笨重的骨骼支撑肌肉,而是靠胶质软体和海水浮力解决了体重问题。这种策略让它们可以长到相当可观的体型而不必付出骨骼沉重的代价。正因如此,它们一旦死去,也更容易像水母一样消失无踪,留下极为稀少的化石。所以,我们所看到的 27 件下颌化石,也许只是冰山的一角——更确切地说,是巨大冰山掉落的几颗冰碴。白垩纪深海中还有没有更庞大的软体动物?现在还无法回答,但这种可能性本身就让人心跳加速。

关于体型估算,那枚能装进葡萄柚的下颌是目前最有说服力的硬数据。葡萄柚的直径通常在 10 到 15 厘米之间,也就是说这个嘴的开合已经足够吞下一个小型的头足类或者鱼类。参考今大王乌贼下颌与体长的比例关系,Iba