点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:手盗龙类恐龙之“手”为何奇异?最新研究揭秘指爪演化之谜
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

手盗龙类恐龙之“手”为何奇异?最新研究揭秘指爪演化之谜

来源:中国新闻网2023-03-03 21:11

  典型镰刀龙类和阿尔瓦雷斯龙类恐龙的前肢骨骼示意图,以及本项研究方法流程图。 秦子川 供图

  中新网北京3月3日电 (记者孙自法)手盗龙类恐龙是一类在中生代(距今2.51亿-6600万年)极为繁盛的兽脚类恐龙,它们中的一支于白垩纪末(约6600万前)的大灭绝事件中成功幸存,演化成当今的鸟类。手盗龙类恐龙奇异前爪即其分类命名因素的“手”,是如何演化而来?有何奇异之处?长期以来备受古生物学界关注和研究。

  英国布里斯托大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)合作完成一项有关手盗龙类恐龙奇异指爪的功能研究,从最新的形态功能学方法揭示手盗龙类恐龙奇异前爪的演化之谜,相关成果论文近日在施普林格·自然旗下国际专业学术期刊《通讯-生物学》(Communications Biology)发表。

  有何奇异?

  论文第一作者和共同通讯作者、英国布里斯托大学和中科院古脊椎所合作培养博士研究生秦子川通过网络接受中新社记者采访介绍说,手盗龙类这个分类单元原意为“抓手者”,然而越来越多的化石证据显示,有相当一部分手盗龙类恐龙的“手”,并不是用来抓握的。这其中最明显的例子就是由手盗龙类恐龙演化的鸟类,其祖先的“手”部骨骼逐渐特化愈合,形成了飞行工具——翅膀的一部分。

  不过,手盗龙类当中的一些其他分支,包括阿尔瓦雷斯龙类和镰刀龙类,也有着显然区别于典型“抓握型”结构的手部形态。作为手盗龙类最基干位置两个亲缘关系较近的演化支,阿尔瓦雷斯龙类和镰刀龙类却有着差异巨大的体型和身体结构,尤其是在前肢形态演化上,可以算是手盗龙类家族当中的“一对怪兄弟”。

  典型的晚期阿尔瓦雷斯龙类如临河爪龙,一般有着短而粗壮的前肢,每个手部仅保存一个硕大的第二指,手指末端有一个“地质锤”状的硕大指爪。而晚期的镰刀龙前肢结构更为特化,它们有着修长的前肢、细长的手指和“镰刀”状的指爪。

  这两种特殊的前肢结构不仅在手盗龙类恐龙中罕见,在整个四足动物当中也寥寥无几。由于这种演化上的特殊性,导致传统通过与现生动物已知功能的前肢来对比这两类恐龙的形态特征也难以实现。

  阿尔瓦雷斯龙类和镰刀龙类恐龙的手爪采样范围和功能模拟结果。 秦子川 供图

  如何研究?

  秦子川表示,进入新世纪以来,许多新兴的计算机、工程和物理学研究方法被引入到古脊椎动物学研究当中,但鉴于恐龙化石记录的不完整性和复杂性,很难开展大规模的相关研究。

  在手盗龙类恐龙奇异指爪的功能研究中,中英合作团队开发出一种新的脊椎动物学功能-形态研究方法框架——功能空间分析方法。新方法摆脱过去对化石精度及分析单一的限制,以“功能空间体”概念来模拟生物结构在不同力学状态下的表现及差异。

  本次研究将新开发的功能空间分析方法应用到镰刀龙类和阿尔瓦雷斯龙类前肢中最为特化的骨质结构——爪骨上面。其爪骨位于前肢的末端,在大部分前肢运动功能当中,都承担着相当大的应力,透过有限元分析可以很好地评估该结构在力学上的影响及表现。

  秦子川说,此次研究构建的功能空间分析方法也受到期刊编辑和专业审稿人的高度肯定。他们认为,功能空间分析方法为人们理解灭绝动物的功能演化开辟了一个新视角,在未来的研究工作中也有望推广到牙齿、鳞片、角、翅膀等高功能性的生物结构当中,为人们更好地理解灭绝动物的功能演化做出贡献。

  参考哺乳动物、非手盗龙类恐龙、阿尔瓦雷斯龙类和镰刀龙类恐龙手爪的功能空间分布状况。 秦子川 供图

  为何奇异?

  秦子川指出,此次研究对阿尔瓦雷斯龙类和镰刀龙类恐龙的前爪的穿刺、牵拉植物和挖掘功能进行模拟分析,并比对另外两种兽脚类恐龙冠龙和异特龙,使用已知功能的四种哺乳动物穿山甲、小食蚁兽、泛美地懒和美洲狮的前爪进行校正,以对它们的前爪功能进行综合且全面的比较研究。研究结果支持前人提出晚期阿尔瓦雷斯龙类可能具有前肢挖掘能力的猜测,不支持阿尔瓦雷斯龙类的短前肢是类似暴龙类的短前肢一样是退化器官的假说。

  这次研究显示,发现于中国新疆中晚侏罗世(约1.6亿年前)的早期阿尔瓦雷斯龙类,它们的前爪擅长穿刺和牵拉功能,却不擅长挖掘,而晚白垩世(距今约8000万-6000万年)的“单爪型”阿尔瓦雷斯龙类成员则具有与穿刺能力和牵拉能力一样优秀的挖掘能力。这一研究结果支持晚期阿尔瓦雷斯龙类的前肢功能相较祖先有了显著变化,该现象可能与这一支系从杂食性到蚁食性生态位的转换有关。本项研究也发现,阿尔瓦雷斯龙类前爪的功能表现和形态特征特化(爪体加厚)高度相关,但却与爪子以及个体大小之间没有直接关联。

  同时,此次研究还发现大部分镰刀龙类恐龙的前爪功能可以支持其植食性行为,但也发现体型最大的龟形镰刀龙的“镰刀”状前爪可能因为过度特化、结构过于脆弱,已经失去正常的手爪功能,成为装饰性结构。因此,这种“镰刀”状的手爪可能只能用于性展示、恐吓等非接触行为当中。“本研究发现镰刀龙类前爪的形态特化速率甚至要快于这类恐龙快速的大型化过程,我们认为导致这种前爪失去大部分功能的原因,可能是一种名为‘过型形成’的异速发育现象导致的。”秦子川说。(完)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025中国5G+工业互联网大会在武汉举办

  • 二十国集团领导人峰会在南非约翰内斯堡开幕

独家策划

推荐阅读
2025年度“十大”科普热词从科技、文化、社会等维度,综合勾勒出2025年我国科普事业发展、科技前沿动态、科学传播与社会文化融合的整体态势和核心方向。
2025-11-21 15:11
枫清科技与麒麟软件达成战略合作,双方将围绕AI技术创新、产品研发、市场拓展等方面开展深度合作,共同推动信创产业生态的完善与发展。
2025-11-21 13:13
走进国家重要野生植物种质资源库辰山中心种子冷库,零下20摄氏度的寒气扑面而来,一排排整齐编号的收纳容器中,是进入“深度睡眠”状态的各类野生植物种子。
2025-11-21 09:53
小雪时节,容易发生感冒、皮肤干燥、关节疼痛及咳嗽等不适,大多因为寒燥外袭、津液失调。
2025-11-21 09:52
当前,关于精神疾病与心理治疗,公众还有哪些常见误解?带着这些问题,本报记者采访了北京安定医院多位专家。
2025-11-21 09:49
2023年11月,“天衍”量子计算云平台正式发布,截至目前,访问量已突破3700万次,覆盖海内外60多个国家和地区的用户,实验任务数超过270万个。
2025-11-21 09:47
20日,记者从南京大学获悉,该校沈树忠院士团队的侯金波博士等人记录了湖北省通山县一处距今约5.4亿年的埃迪卡拉纪化石宝库,并将其命名为“通山特异埋藏化石库”。
2025-11-21 09:38
完成第一阶段6G技术试验,形成超过300项关键技术储备,资本加速布局6G生态……尽管6G网络预计将在2030年开始部署,但我国6G产业布局正加速铺开,呈现政策护航、技术攻坚、资本活跃的特征。
2025-11-20 09:11
谷山梁3吉瓦/12.8吉瓦时储能电站项目建成后,每年预计可向电网输送36亿千瓦时的清洁能源电力。“独立新型储能电站放电时为发电企业,充电时视同电力用户,电网的峰谷电价价差形成利润空间,吸引企业投身于此。
2025-11-20 09:11
中国第一辆蒸汽机车就诞生在我的家乡唐山。我为之骄傲。为此,大学学习机械制造与设计专业的我,毕业后,就一头扎进轨道交通检测设备研发领域。
2025-11-20 04:25
常有人说,发动机是火箭的“心脏”。而我从事的工作是,液体火箭发动机推力燃烧系统高精密产品的生产加工,所以大家都叫我“火箭心脏钻刻师”。
2025-11-20 04:25
四川全口径外送电量已超1.9万亿千瓦时。这一规模相当于江苏、浙江、安徽三省全年用电量之和,标志着四川落实“西电东送”能源战略取得丰硕成果,
2025-11-20 04:25
大国重器又传好消息!江门中微子实验(JUNO)装置建成运行仅两个月,就取得首个物理成果——测量太阳中微子振荡参数,结果比此前实验的最好精度提升了1.5~1.8倍。
2025-11-20 04:35
为促进卫星导航定位产业有序发展,维护国家地理信息安全,我国将对卫星导航定位基准站实行统一规划、统一标准、统一监管。针对目前基准站重复建设、存在数据安全隐患等主要问题,办法规定自然资源部会同有关部门制定全国基准站建设布局规划。
2025-11-19 09:52
18日,我国首个配置冷却塔的“华龙一号”核电机组——中广核山东招远核电项目1号机组顺利完成核岛第一罐混凝土浇筑,标志着该项目一期工程建设全面启动。
2025-11-19 09:51
2020年至2024年间,全球光热发电装机年复合增长率为4.24%,我国同期增长率达11.7%,显著高于全球水平;技术装备国产化率突破95%,释放出产业加速发展的强劲信号。
2025-11-19 05:35
科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,科普与科技创新“同等重要”。
2025-11-19 05:55
日前,由清华大学产业发展与环境治理研究中心和自然科研智讯联合编制的《国际科技创新中心指数2025》报告正式发布。
2025-11-19 05:55
新疆的孩子们在“流动科学课”上被磁悬浮演示、机器人互动、矿物标本展示等吸引了目光;甘肃张掖的科技工作者为大伙儿演示经典科普实验“火焰掌”;上海的科学家们踏上科技节的红地毯赢得公众的掌声……这些生动场景共同勾勒出“十四五”期间我国科普事业的发展印记。
2025-11-19 05:55
如今,在学习中遇到问题可以问人工智能,写作业也可以用人工智能辅助查询信息。正如这名同学所言,生成式人工智能正改变传统的以知识积累和传递为中心的教学模式。
2025-11-18 10:28
加载更多