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

  • 重庆中欧班列一季度运量同比增幅超25%

  • 南珠高铁玉岑段工程建设进入冲刺阶段

独家策划

推荐阅读
我国现已建成省级以上绿色矿山5500余家,绿色矿山建设成为美丽中国建设的生动实践。
2026-04-24 09:53
由中国科学家领衔的国际团队23日宣布,他们成功在超级计算机中构建出一个数字虚拟宇宙,为人类探索宇宙奥秘提供了一份高精度数字导引图谱。
2026-04-24 09:51
从仰望星空到扎根大地,中国航天的故事,正从“飞天”传奇,变成天地互动的日常。
2026-04-24 09:50
近日,国务院新闻办公室举行“新征程上的奋斗者”中外记者见面会,来自科技领域的数位代表分享了自己的故事。
2026-04-24 09:48
近日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《碳达峰碳中和综合评价考核办法》,并发出通知,要求各地区各部门认真遵照执行。
2026-04-24 09:45
“日出而作、日落而息的传统农耕图景,正在被代码、传感器和无人机重新绘制。”春日里的华中农业大学襄阳书院,校长严建兵对着身旁年轻的面孔说,“对智慧农业而言,广袤的科研一线就是前沿阵地。
2026-04-23 09:41
铈镁嫦娥石是一种新的含稀土磷酸盐矿物,属于三方晶系。据了解,铈镁嫦娥石发现于第一块坠落在我国境内的月球陨石——Pakepake005陨石。目前,铈镁嫦娥石的原型标本和等型标本分别馆藏于中国地质博物馆和中国地质科学院。
2026-04-23 09:40
崇明东滩保护区位于上海市崇明岛的最东端,是东亚—澳大利西亚候鸟迁飞路线上重要的停歇地和越冬地。工作在崇明东滩这片充满生机和希望的土地上,钮栋梁表示倍感使命光荣,责任重大。
2026-04-23 09:39
近日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于更高水平更高质量做好节能降碳工作的意见》。答:“十四五”以来,各地区、各部门深入贯彻落实党中央、国务院决策部署,认真落实全面节约战略,扎实推进全社会节能降碳,取得显著成效,“十四五”全国能耗强度和碳排放强度降低目标均顺利完成。
2026-04-23 09:39
推动伦理嵌入设计,实现伦理治理的前置化,更是推动人工智能治理范式从被动应对向主动防控、从末端整改向源头管控转型的关键抓手。唯有多措并举,方能真正筑牢人工智能伦理治理的根基,推动人工智能技术在伦理框架内规范、健康、可持续发展,让人工智能更好赋能美好生活。
2026-04-23 09:38
但我们也应该看到,我国的农机生产,尽管数量上去了,在品种的丰富性方面尚嫌不足。实践证明:精准适配的农机,是破解山地农业困境的“金钥匙”,也是农机企业开拓市场的“新空间”。
2026-04-23 09:37
当AI成为企业的核心生产力,工业时代延续百年的科层制必然走向瓦解,一套全新的、适配AI时代的组织规则正在被重新书写。
2026-04-22 14:19
2026年“5·18国际博物馆日”,首都博物馆将推出年度重磅展览——“玉米·黄金·美洲豹:玛雅与安第斯古代文明大展”,约800件珍贵文物将亮相,带观众走进美洲古代文明。
2026-04-22 09:41
中国气象局日前发布首批珍贵一级气象档案名录。中国气象局气象档案馆收藏的“1885—1944年猴矶岛海关气象月总簿”、天津市气象档案馆收藏的“1890—1931年英租界工部局工程处测候所气象统计表”、辽宁省气象档案馆收藏的“1951年中央人民政府人民革命军事委员会气象局全国气象工作会议合影(照片)”等59组气象档案被纳入首批珍贵一级气象档案名录。
2026-04-22 09:40
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一。现生的环节动物传统上分为多毛类(如沙蚕和浮蚕)、寡毛类(如蚯蚓)和蛭类(如蚂蟥)。
2026-04-22 09:39
近年来,随着人工智能、机器人等技术的飞快发展,我国自主研发的人形机器人“行者泰山”“天工”“青龙”等频频“破圈”。
2026-04-22 09:31
《报告》展望,未来10年,我国粮食和重要农产品综合生产能力将显著增强,多元化食物供给体系将更加完善,农产品供需将迈向高水平动态平衡新阶段。
2026-04-22 09:29
记者从生态环境部获悉:近日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高精度温室气体综合探测卫星发射进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-04-21 10:34
中医药是中国古代科学的瑰宝,凝聚着中华民族几千年来的健康养生理念及实践经验。“十五五”规划明确提出,要“推进中医药传承创新”,法治作为治国理政的基本方式,能够为中医药传承创新提供坚实保障。要充分发挥法治的固根本、稳预期、利长远作用,以高水平法治赋能中医药传承创新,让中医药这一千年瑰宝在时代浪潮中焕发新的生机与活力,为健康中国建设注入强劲动能。
2026-04-21 10:31
当下,春播春管自南向北次第展开,正是决定一年收成的重要时节。广袤田畴上,各地各部门抢抓农时促生产,科技气息漫遍阡陌,一幅生机盎然的春景图全面铺展。向科技要产能,以智慧启春耕,农业新质生产力在田野间落地生势,成为做好春播春管的底气。
2026-04-21 10:29
加载更多