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

  • 今天,他们获颁国家最高科学技术奖

  • 纪念全民族抗战爆发89周年仪式在京举行

独家策划

推荐阅读
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
夏日时节,我们有时会看到湖泊或水库的水面被一层厚厚的绿色“油漆”覆盖,水体浑浊还伴有一股怪味。“这种差异解释了为什么蓝藻水华会出现种群层面的快速崩溃,‘死亡信号’一旦扩散,就会迅速引发整片区域的蓝藻种群崩溃,也解释了为什么蓝藻水华会‘突然消失’。
2026-07-07 09:36
天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米的“追星”之旅,于近日与小行星2016HO3成功交会,到达距离小行星20千米处,开始科学探测。
2026-07-06 10:03
发射节奏加快、组网进程提速……近段时间以来,商业航天领域捷报频传,产业发展动能持续增强。
2026-07-06 09:54
航运活跃,满载着中国经济的蓬勃生机,也给水上交通安全带来更大挑战。今年以来,我国海事部门接连推出新举措,通航管理越来越精细高效。
2026-07-06 09:53
6月25日,科技部党组书记、部长阴和俊作了“建设科技强国支撑高质量发展”专题报告,现以问答形式摘要刊发。
2026-07-06 09:50
余姚在人才项目孵化中,不搞“撒胡椒面”式的平均用力,而是探索让链主企业充当“母体”,将创业团队“孵”出来。
2026-07-06 09:48
作为获批建设的全国首个引领性国家创新型城市,2024年、2025年,南京在全国城市创新能力百强榜单中连续两年位居第五。
2026-07-06 09:40
近年来,场景已成热词,一些企业甚至认为:“缺场景比缺资金还紧迫。我国有14亿多人口,庞大的人口基数孕育了巨大的消费市场和多样化需求,为新技术新产品提供了广阔而丰富的应用场景。
2026-07-03 09:50
夏日炎炎,海南三亚崖州湾,田间的南繁季已结束,而“数据田”里的育种仍在进行。走进海南大学南繁学院,基因组与大数据育种实验室里,不见培养皿与种苗圃,映入眼帘的是运转不息的机房。
2026-07-03 09:28
本次特检坞修历时25天,团队逐项攻坚100余项检修改造项目,同步完成全套船舶资质证书更新换发,完成燃油舱扩容升级,新增149立方米舱容,续航力由1.5万海里增加至1.8万海里,船舶自持力由60天提升至70天。
2026-07-03 09:21
北京经济技术开发区相关负责人表示,这座工厂把汽车、3C领域的精密制造经验“移植”到机器人身上,不仅让批量生产更稳、成本更低,还让每台机器人品质如一。作为世界机器人大会永久举办地,未来,北京亦庄将锚定“世界机器人看亦庄”的目标,在制造、数据、场景、安全治理上全面发力。
2026-07-03 09:20
加载更多