朱氏克拉通鷙(Cratonavis zhui)化石正型標(biāo)本!⊥趺、李志恒 供圖
中新網(wǎng)北京1月3日電 (記者 孫自法)鳥類是從恐龍演化而來(lái)已是學(xué)界共識(shí),其演化進(jìn)程特別是早期鳥類頭骨和身體如何獨(dú)立演化,長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注。
中國(guó)科學(xué)家最新在熱河生物群(距今1.35億-1.2億年)研究發(fā)現(xiàn)一種基干鳥類巾幗鳥科的新屬種化石——長(zhǎng)著恐龍頭骨和怪異身體的白堊紀(jì)鳥類,并將其命名為“朱氏克拉通鷙”,通過對(duì)其進(jìn)行深入研究,揭示出早期鳥類頭骨和肩胛骨及第一蹠骨的適應(yīng)性演化過程。
肩胛骨在恐龍—鳥類演化時(shí)的演化軌跡。 王敏 供圖
這一從恐龍到鳥類演化的重要研究進(jìn)展由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所(中科院古脊椎所)研究員王敏、李志恒等共同完成,科研論文于北京時(shí)間1月2日夜間在國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-生態(tài)與進(jìn)化》(Nature Ecology& Evolution)上線發(fā)表。
中科院古脊椎所研究團(tuán)隊(duì)介紹說,晚中生代(距今1.7億-6600萬(wàn)年)記錄了鳥類如何從恐龍演化出來(lái),并演化出獨(dú)有的體型特征。這一演化階段鳥類譜系的多樣性主要以反鳥類和今鳥型類構(gòu)成的鳥胸類為主,而鳥胸類已經(jīng)演化出大量與現(xiàn)生鳥類相似的形態(tài)特征,與最原始的鳥類(始祖鳥)在形態(tài)上差異巨大。演化位置介于二者之間的非鳥胸類鳥類(即基干鳥類)則為填補(bǔ)這一鴻溝提供了重要信息,不過,長(zhǎng)期以來(lái)受限于化石發(fā)現(xiàn),限制了對(duì)基干鳥類早期分異的研究。
本次研究新發(fā)現(xiàn)的朱氏克拉通鷙與獸腳類恐龍?jiān)陬^骨形態(tài)上相差無(wú)幾,特別是保留有原始主龍類雙顳孔的結(jié)構(gòu)——上、下顳孔獨(dú)立于眼眶且相互分離,翼骨具有膨大的方骨支,犁骨粗大。這些原始的特征都說明克拉通鷙并未演化出現(xiàn)生多數(shù)鳥類具有的頭骨可動(dòng)性,即上頜獨(dú)立于腦顱和下頜發(fā)生運(yùn)動(dòng)。與之相對(duì),朱氏克拉通鷙的頭后骨骼卻已經(jīng)具有大量鳥類的進(jìn)步特征,例如骨化的胸骨、加長(zhǎng)的前肢、縮短的尾骨、對(duì)握的腳爪等,說明其頭骨和身體的模塊化演化,頭骨特別是顳區(qū)和腭區(qū)在演化上比較保守。
第一蹠骨在恐龍—鳥類演化時(shí)的演化軌跡!⊥趺 供圖
研究團(tuán)隊(duì)指出,朱氏克拉通鷙最為特殊的是具有異常長(zhǎng)的肩胛骨和第一蹠骨(相當(dāng)于腳掌最內(nèi)側(cè)的骨骼),其中,肩胛骨是鳥類飛行結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其形態(tài)在不同飛行方式的鳥類中變化顯著。他們通過比較分支系統(tǒng)學(xué)的方法,追溯了該兩塊骨骼在恐龍-鳥類演化過程中的動(dòng)態(tài)軌跡發(fā)現(xiàn),肩胛骨在獸腳類恐龍比在鳥類中更易發(fā)生長(zhǎng)度的改變,其在朱氏克拉通鷙中的獨(dú)立加長(zhǎng)有可能是適應(yīng)飛行的一種嘗試,因?yàn)榧娱L(zhǎng)的肩胛骨能夠擴(kuò)大控制向下扇動(dòng)翅膀的肌肉的附著面積。
此外,朱氏克拉通鷙的第一蹠骨的相對(duì)長(zhǎng)度遠(yuǎn)超過其他鳥類和多數(shù)恐龍。在恐龍-鳥類演化中,第一蹠骨顯示出縮短的趨勢(shì),例如第一蹠骨在鳥類中的相對(duì)長(zhǎng)度比例是遠(yuǎn)小于原始的獸腳類恐龍,而鳥類第一蹠骨的比例在其分異伊始就已經(jīng)確立。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,第一蹠骨在朱氏克拉通鷙中的加長(zhǎng)是獨(dú)立演化的結(jié)果,這一結(jié)論也可以從第一蹠骨的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)的變化中得到證實(shí):其受系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系影響的程度在獸腳類恐龍中較高,但是在接近副鳥類時(shí)降低。利用生態(tài)主軸分析,結(jié)合巨大的第一腳趾和彎曲的腳爪,研究團(tuán)隊(duì)提出第一蹠骨的異常增長(zhǎng)有可能與朱氏克拉通鷙類似猛禽一樣的生態(tài)習(xí)性有關(guān)。
朱氏克拉通鷙復(fù)原圖!≮w闖 繪制 攝
該團(tuán)隊(duì)總結(jié)表示,朱氏克拉通鷙獨(dú)特的肩胛骨和蹠骨顯示出在個(gè)體發(fā)育、自然選擇和生態(tài)功能機(jī)會(huì)的動(dòng)態(tài)作用下,一些看似演化相對(duì)保守的骨骼“擺脫了限制”而發(fā)生演化變化的現(xiàn)象。
據(jù)了解,最新發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)著恐龍頭骨和怪異身體的鳥類命名為朱氏克拉通鷙,其中,“鷙”意指兇猛的鳥,取自屈原《離騷》中“鷙鳥之不群兮,自前世而固然”;屬名“克拉通”,取自國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目“克拉通破壞與陸地生物演化”;種名獻(xiàn)給中科院院士、地球物理學(xué)家朱日祥,其團(tuán)隊(duì)在華北克拉通破壞的機(jī)理問題方面開展大量重要研究。(完)