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1.2亿年前长着恐龙头骨和怪异身体的鸟 揭秘早期鸟类如何演化
2023-01-03 17:47:18   来源:中国新闻网   评论:0 点击:

中国科学家最新在热河生物群(距今1 35亿-1 2亿年)研究发现一种基干鸟类巾帼鸟科的新属种化石——长着恐龙头骨和怪异身体的白垩纪鸟类,并将其命名为“朱氏克拉通鸷”,通过对其进行深入研究,揭示出早期鸟类头骨和肩胛骨及第一蹠骨的适应性演化过程。
1.2亿年前长着恐龙头骨和怪异身体的鸟揭秘早期鸟类如何演化
朱氏克拉通鸷(Cratonavis zhui)化石正型标本。 王敏、李志恒 供图
  
       鸟类是从恐龙演化而来已是学界共识,其演化进程特别是早期鸟类头骨和身体如何独立演化,长期以来备受关注。

  中国科学家最新在热河生物群(距今1.35亿-1.2亿年)研究发现一种基干鸟类巾帼鸟科的新属种化石——长着恐龙头骨和怪异身体的白垩纪鸟类,并将其命名为“朱氏克拉通鸷”,通过对其进行深入研究,揭示出早期鸟类头骨和肩胛骨及第一蹠骨的适应性演化过程。
肩胛骨在恐龙—鸟类演化时的演化轨迹。 王敏 供图
肩胛骨在恐龙—鸟类演化时的演化轨迹。 王敏 供图

  这一从恐龙到鸟类演化的重要研究进展由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)研究员王敏、李志恒等共同完成,科研论文于北京时间1月2日夜间在国际专业学术期刊《自然-生态与进化》(Nature Ecology& Evolution)上线发表。

  中科院古脊椎所研究团队介绍说,晚中生代(距今1.7亿-6600万年)记录了鸟类如何从恐龙演化出来,并演化出独有的体型特征。这一演化阶段鸟类谱系的多样性主要以反鸟类和今鸟型类构成的鸟胸类为主,而鸟胸类已经演化出大量与现生鸟类相似的形态特征,与最原始的鸟类(始祖鸟)在形态上差异巨大。演化位置介于二者之间的非鸟胸类鸟类(即基干鸟类)则为填补这一鸿沟提供了重要信息,不过,长期以来受限于化石发现,限制了对基干鸟类早期分异的研究。

  本次研究新发现的朱氏克拉通鸷与兽脚类恐龙在头骨形态上相差无几,特别是保留有原始主龙类双颞孔的结构——上、下颞孔独立于眼眶且相互分离,翼骨具有膨大的方骨支,犁骨粗大。这些原始的特征都说明克拉通鸷并未演化出现生多数鸟类具有的头骨可动性,即上颌独立于脑颅和下颌发生运动。与之相对,朱氏克拉通鸷的头后骨骼却已经具有大量鸟类的进步特征,例如骨化的胸骨、加长的前肢、缩短的尾骨、对握的脚爪等,说明其头骨和身体的模块化演化,头骨特别是颞区和腭区在演化上比较保守。
第一蹠骨在恐龙—鸟类演化时的演化轨迹。 王敏 供图
第一蹠骨在恐龙—鸟类演化时的演化轨迹。 王敏 供图
  研究团队指出,朱氏克拉通鸷最为特殊的是具有异常长的肩胛骨和第一蹠骨(相当于脚掌最内侧的骨骼),其中,肩胛骨是鸟类飞行结构的重要组成部分,其形态在不同飞行方式的鸟类中变化显著。他们通过比较分支系统学的方法,追溯了该两块骨骼在恐龙-鸟类演化过程中的动态轨迹发现,肩胛骨在兽脚类恐龙比在鸟类中更易发生长度的改变,其在朱氏克拉通鸷中的独立加长有可能是适应飞行的一种尝试,因为加长的肩胛骨能够扩大控制向下扇动翅膀的肌肉的附着面积。

  此外,朱氏克拉通鸷的第一蹠骨的相对长度远超过其他鸟类和多数恐龙。在恐龙-鸟类演化中,第一蹠骨显示出缩短的趋势,例如第一蹠骨在鸟类中的相对长度比例是远小于原始的兽脚类恐龙,而鸟类第一蹠骨的比例在其分异伊始就已经确立。

  研究团队认为,第一蹠骨在朱氏克拉通鸷中的加长是独立演化的结果,这一结论也可以从第一蹠骨的系统发育信号的变化中得到证实:其受系统发育关系影响的程度在兽脚类恐龙中较高,但是在接近副鸟类时降低。利用生态主轴分析,结合巨大的第一脚趾和弯曲的脚爪,研究团队提出第一蹠骨的异常增长有可能与朱氏克拉通鸷类似猛禽一样的生态习性有关。
朱氏克拉通鸷复原图。 赵闯 绘制 摄
朱氏克拉通鸷复原图。 赵闯 绘制 摄
  该团队总结表示,朱氏克拉通鸷独特的肩胛骨和蹠骨显示出在个体发育、自然选择和生态功能机会的动态作用下,一些看似演化相对保守的骨骼“摆脱了限制”而发生演化变化的现象。

  据了解,最新发现的长着恐龙头骨和怪异身体的鸟类命名为朱氏克拉通鸷,其中,“鸷”意指凶猛的鸟,取自屈原《离骚》中“鸷鸟之不群兮,自前世而固然”;属名“克拉通”,取自国家自然科学基金基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”;种名献给中科院院士、地球物理学家朱日祥,其团队在华北克拉通破坏的机理问题方面开展大量重要研究。(完)

记者 孙自法

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