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我科学家探索鸟类头骨演化奥秘

来源:光明网-《光明日报》2022-12-09 09:52

  现生鸟类虽然没有“手”,但具有极其灵敏的喙,能够取代“手”完成大量精细的动作。研究认为,这是由于现生鸟类具有头骨可动性——其头部的部分骨骼能够发生相互独立的运动。但是鸟类的始祖恐龙并不具备这样奇特的构造,那么,演化是从何时开始的?又是怎样发生的呢?

  近日,自然指数期刊eLife发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏、托马斯、周忠和及其合作者关于早期鸟类头骨演化的论文,通过高精度三维扫描和复原,揭示了中生代鸟类头骨保留了大量主龙类的原始特征,呈现出模块化的演化。

  王敏介绍,鸟类和部分有鳞类的头骨可动性主要依赖分布于吻部的屈挠带和两个骨骼通道得以实现:由方骨—方颧骨—颧骨—上颌形成的“侧面通道”和由方骨—翼骨—腭骨—犁骨在腭面构成的“腭面通道”。简单说来,随着方骨的前、后转动,这两个通道上的骨骼通过可动关节发生位移,就像传送带一样完成嘴巴的张开和闭合。而这两个“通道”在鸟类的祖先——非鸟类恐龙中并不具备,“长期以来受化石保存和研究手段的限制,头骨主要区域的形态功能,特别是上述通路在鸟类演化历史中是如何变化的并不清楚”。

  研究中,团队利用高精度CT对此前他们发现的中生代反鸟类雅尾鹓鶵的头骨进行三维复原,重建了几乎所有头骨骨骼的立体形态,包括构成头骨可动性通道的骨骼。

  研究结果显示,鹓鶵保留了典型的主龙类双颞弓的颞区结构,限制了颧骨的前后移动,说明其“侧面通道”并未形成。其腭骨则显示出进步的特征,如缺失颧骨突,从而不再是兽脚类恐龙抑或始祖鸟那样的四射型。研究人员利用几何形态测量的方法追溯腭骨在恐龙—鸟类演化过程中的形态变化,提出颧骨突的缺失是鸟类腭骨形态“现代化”的第一步。王敏说:“相较于颞区和腭区的‘保守’,鹓鶵的其他头骨形态都呈现出典型的、进步的鸟类特征,说明头骨不同部位的演化速度是非均一的。这样原始和进步的形态特征同时出现,就是典型的镶嵌演化。”

  周忠和认为,以鹓鶵为代表的反鸟类是中生代鸟类演化最成功的一个类群,他们保留了原始的非可动性头骨,“说明在鸟类演化历程上,这一形态功能特征和多样性演化之间的相互促进关系,是发生在反鸟类从鸟类主干上分开之后的”。周忠和说:“反鸟类虽然曾分布全球,但都消失在白垩纪末期的大灭绝事件中,而具有可动性头骨的今鸟型类则存活下来,并在新生代快速演化并形成所有现代鸟类。这表明,是头骨可动性增加了个体在面临极端选择压力时的适应性。”(记者 齐芳)

[ 责编:林佳欣 ]
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