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

  • 2月7日,2026年西安市“我们的节日·春节”主题示范活动在西安市未央区举行。

  • 农历马年将至,内蒙古博物院近期推出“马舞新春——丙午马年全球生肖文化联展”,展览汇集400余幅“马”题材文物和艺术品的图片,精选近50件(套)文物,吸引了大量市民和游客前来观展。

独家策划

推荐阅读
近日,国家管网集团西部管道公司成功完成所辖新疆段天然气、原油、成品油管道输送全生命周期碳足迹核算,获得中国质量认证中心颁发的“产品碳足迹证书”。
2026-02-06 09:18
近日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队研发出新型植物基因研究工具——对目标DNA序列的邻近空间蛋白标记系统。
2026-02-06 09:38
因为像了解自己的孩子一样了解黑土地,韩晓增有个外号——“黑土地的营养搭配师”。他带领团队精心配制出一套营养搭配的“秘方”。
2026-02-06 09:33
蚊种与病毒之间存在高度匹配关系。1901年,公共卫生与热带医学领域先驱沃尔特·里德证明,蚊子是传播黄热病的元凶。科学界传统观点认为,病毒以颗粒形式在蚊子体内传播,却始终不知道真正的“病毒受体”是什么。
2026-02-06 09:31
科技创新和产业创新的深度融合,不仅是构建现代化产业体系的战略举措,更是贯彻新发展理念、推动高质量发展、加快构建新发展格局的重要抓手。
2026-02-06 09:13
2025年我国人均粮食占有量达到508.9公斤,远超国际公认的400公斤的安全线,粮食等重要农产品供给丰富、市场平稳、储备充足。
2026-02-05 10:15
一代代南来北往的科研“候鸟”安心在三亚当起了“留鸟”,南繁热土上,他们用坚守加速农业科研进程,守护着国家粮食安全的希望。
2026-02-05 10:06
工业和信息化部等八部门近日联合印发《汽车数据出境安全指引(2026版)》,推动建立高效便利安全的汽车数据跨境流动机制,提升汽车数据出境便利化水平。
2026-02-05 10:03
月球表面的年龄是揭示其演化奥秘的基础。对于月球上未采样的区域,科学家主要依靠统计撞击坑的密度来估算年龄:区域越古老,撞击坑通常越密集。
2026-02-06 09:14
近日,内蒙古大学化学化工学院刘健教授、王艳琴副教授团队在节能制绿氢联产高附加值化学品领域取得重大突破,在《自然》子刊发表研究成果。
2026-02-05 10:01
近日,四川达州宣汉县深层海相钾盐资源分采分运攻关实验配套装置顺利完成试车,成功提取出高纯度氯化钾产品。
2026-02-05 10:01
我国互联网事业的蓬勃发展,既为“十四五”收官交出了亮眼答卷,也为“十五五”布局奠定了坚实基础。
2026-02-05 10:12
L5点位于地球的“后方”,位于该点的人造探测器无需消耗太多燃料就可以稳定长期驻留,因此“羲和二号”的设计寿命将长达7年。
2026-02-04 09:13
《月令七十二候集解》记载:“立,建始也”,“立”即“开始”之意。那么,立春的“立”,意味着怎样的开始?
2026-02-04 09:34
寒冬腊月,新春的氛围已在市井烟火中渐渐浓厚。进入寒假的第7天,在位于青岛的山东科技大学土木工程与建筑学院办公室里,教授李为腾和研究生杨光辉正在讨论工作。
2026-02-04 09:27
进藏工作10余年,那曲市农牧业(草业)科技研究推广中心畜牧师何世丞感慨颇深:“保护这片广袤而脆弱的草原,挑战不小,但我们一直在行动。”
2026-02-04 09:32
桥式起重机的轰响打破宁静,长十余米、重数十吨的火箭芯一级被缓缓吊离托座。操作手董磊手持控制设备,眼睛紧盯箭体,每一个动作都专注、沉稳。
2026-02-04 09:20
在人工智能(AI)和大数据时代背景下,高性能计算的战略地位已可与高能望远镜、同步辐射光源和粒子加速器等重大科研基础设施相提并论
2026-02-03 14:09
2月1日,农业农村部发布的《农产品质量安全承诺达标合格证管理办法》(以下简称《办法》)正式施行,我国农产品全面启用新版“身份证”——农产品质量安全承诺达标合格证。
2026-02-03 09:48
近日,记者从中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天院)获悉,该院成功开展超百G星地激光通信业务化应用实验,通信速率达到120吉比特每秒(Gbps)。”
2026-02-03 09:40
加载更多