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

  • 第四届链博会:人工智能赋能千行百业

  • 上海大歌剧院竣工 “中国扇”首次完整呈现

独家策划

推荐阅读
瑞士巴塞尔大学科学家研制出一款多功能纳米递药机器人,由推进模块和有效载荷模块构成,两种模块可重复使用,并能够自行组装。
2026-06-24 09:58
从“双链贯通”升级为“四链融合”,折射出中国推动科技创新与产业创新深度融合的有力步伐。
2026-06-24 09:48
该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。
2026-06-24 09:47
国家卫生健康委23日印发《营养指导员服务技术指南(试行)》,针对营养指导员提出营养监测与调查、膳食营养状况评价、营养咨询与指导、营养配餐、营养科普教育等五方面工作的技术能力要求。
2026-06-24 09:46
国家粮食和物资储备局23日发布的最新数据显示,随着夏粮陆续收获上市,旺季收购正逐步展开。
2026-06-24 09:44
瑞典哥德堡大学和查尔姆斯理工大学研究团队在人工智能(AI)应用方面取得新成果,教会一款名为SmartTrap的AI系统使用光学镊子,从而让光镊实现了全自动运行。光镊是一种利用高度聚焦的激光束来操控微小物体的技术,其操作对象包括单个DNA分子、活细胞以及其他直径远小于发丝的微观粒子。
2026-06-23 09:40
“十五五”规划纲要提出,建立健全数据产权、流通利用、收益分配、安全治理等数据要素基础制度。
2026-06-23 09:38
上午9时,随着小浪底水利枢纽3个闸门徐徐升起,巨大水流喷涌而出,在空中形成层叠奔涌的排浪,轰鸣着冲向水面——2026年度黄河调水调沙正式启动。
2026-06-23 09:35
2026年,发布《高端科学仪器创新发展行动计划》,推进“AI+”赋能仪器创新,鼓励建设全自动“黑灯”实验室等前沿科研新范式……灵心巧手(北京)科技有限公司联合创始人左家平举起一款灵巧手向记者介绍:“我们最轻的灵巧手只有370克,但它能提起50公斤重物。
2026-06-23 09:34
中国散裂中子源科学中心与港澳8所高校合作共建大湾区首台同步辐射光源,所有谱仪面向港澳全面开放,港澳用户完成实验课题超过100项,产出系列重要成果。据了解,2025年,“深圳-香港-广州”创新集群首次跃居全球创新指数第一,“澳门-珠海”集群连续两年入围全球百强,国际科技创新中心地位进一步凸显。
2026-06-23 09:30
准确来说,“原位纳米晶限域”是一种让晶体在生长过程中“长得好又长不大”的精细调控技术。科学家在材料结晶前,预先混入一种可聚合配体,它在晶体刚冒头时原位形成一张分子级的“网”,网眼便是晶体生长的唯一空间。
2026-06-23 09:29
这就是“管中窥豹”的困境,也是当前AI辅助荧光成像面临的核心难题。团队的解决思路颇具巧思:提出了一种全新的通用型荧光成像复原网络LargePNet。
2026-06-22 09:45
6月20日,中技船舶首批9艘新能源船舶集中试航仪式在广西南宁港举行。9艘船舶包含无人驾驶智慧船、商用作业船、民用休闲船,适配执法巡逻、景区观光等各类场景,助力内河航运绿色转型。新华社发
2026-06-22 09:44
法国“科技万岁”科技创新展6月20日在巴黎闭幕。法国“科技万岁”科技创新展创立于2016年,是科技创新和初创企业的重要展示平台。图为一名男子在“科技万岁”科技创新展上体验VR设备。新华社发
2026-06-22 09:44
英国《新科学家》周刊网站在近日的报道中指出,科学家正奋力探索多条有望恢复听力的道路,新一代治疗技术正在集中爆发。对于重度或极重度听力损失者,人工耳蜗植入也能极大改善他们的生活质量。
2026-06-22 09:44
在全球产业链、供应链面临复杂性和不确定性的背景下,第四届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)如期而至。本届链博会首次设立人工智能专区以及升级的“数智科技链”,让联合国贸易和发展会议资深经济学家梁国勇高度期待。
2026-06-22 09:44
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
加载更多