我國(guó)科學(xué)家探索鳥(niǎo)類(lèi)頭骨演化奧秘

【資料圖】

現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)雖然沒(méi)有“手”，但具有極其靈敏的喙，能夠取代“手”完成大量精細(xì)的動(dòng)作。 研究認(rèn)為，這是由于現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)具有頭骨可動(dòng)性——其頭部的部分骨骼能夠發(fā)生相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。 但是鳥(niǎo)類(lèi)的始祖恐龍并不具備這樣奇特的構(gòu)造，那么，演化是從何時(shí)開(kāi)始的？ 又是怎樣發(fā)生的呢？

近日，自然指數(shù)期刊eLife發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所王敏、托馬斯、周忠和及其合作者關(guān)于早期鳥(niǎo)類(lèi)頭骨演化的論文，通過(guò)高精度三維掃描和復(fù)原，揭示了中生代鳥(niǎo)類(lèi)頭骨保留了大量主龍類(lèi)的原始特征，呈現(xiàn)出模塊化的演化。

王敏介紹，鳥(niǎo)類(lèi)和部分有鱗類(lèi)的頭骨可動(dòng)性主要依賴分布于吻部的屈撓帶和兩個(gè)骨骼通道得以實(shí)現(xiàn)： 由方骨—方顴骨—顴骨—上頜形成的“側(cè)面通道”和由方骨—翼骨—腭骨—犁骨在腭面構(gòu)成的“腭面通道”。 簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，隨著方骨的前、后轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩個(gè)通道上的骨骼通過(guò)可動(dòng)關(guān)節(jié)發(fā)生位移，就像傳送帶一樣完成嘴巴的張開(kāi)和閉合。 而這兩個(gè)“通道”在鳥(niǎo)類(lèi)的祖先——非鳥(niǎo)類(lèi)恐龍中并不具備，“長(zhǎng)期以來(lái)受化石保存和研究手段的限制，頭骨主要區(qū)域的形態(tài)功能，特別是上述通路在鳥(niǎo)類(lèi)演化歷史中是如何變化的并不清楚”。

研究中，團(tuán)隊(duì)利用高精度CT對(duì)此前他們發(fā)現(xiàn)的中生代反鳥(niǎo)類(lèi)雅尾鹓鶵的頭骨進(jìn)行三維復(fù)原，重建了幾乎所有頭骨骨骼的立體形態(tài)，包括構(gòu)成頭骨可動(dòng)性通道的骨骼。

研究結(jié)果顯示，鹓鶵保留了典型的主龍類(lèi)雙顳弓的顳區(qū)結(jié)構(gòu)，限制了顴骨的前后移動(dòng)，說(shuō)明其“側(cè)面通道”并未形成。 其腭骨則顯示出進(jìn)步的特征，如缺失顴骨突，從而不再是獸腳類(lèi)恐龍抑或始祖鳥(niǎo)那樣的四射型。 研究人員利用幾何形態(tài)測(cè)量的方法追溯腭骨在恐龍—鳥(niǎo)類(lèi)演化過(guò)程中的形態(tài)變化，提出顴骨突的缺失是鳥(niǎo)類(lèi)腭骨形態(tài)“現(xiàn)代化”的第一步。 王敏說(shuō)： “相較于顳區(qū)和腭區(qū)的‘保守’，鹓鶵的其他頭骨形態(tài)都呈現(xiàn)出典型的、進(jìn)步的鳥(niǎo)類(lèi)特征，說(shuō)明頭骨不同部位的演化速度是非均一的。 這樣原始和進(jìn)步的形態(tài)特征同時(shí)出現(xiàn)，就是典型的鑲嵌演化。 ”

周忠和認(rèn)為，以鹓鶵為代表的反鳥(niǎo)類(lèi)是中生代鳥(niǎo)類(lèi)演化最成功的一個(gè)類(lèi)群，他們保留了原始的非可動(dòng)性頭骨，“說(shuō)明在鳥(niǎo)類(lèi)演化歷程上，這一形態(tài)功能特征和多樣性演化之間的相互促進(jìn)關(guān)系，是發(fā)生在反鳥(niǎo)類(lèi)從鳥(niǎo)類(lèi)主干上分開(kāi)之后的”。 周忠和說(shuō)： “反鳥(niǎo)類(lèi)雖然曾分布全球，但都消失在白堊紀(jì)末期的大滅絕 事件中，而具有可動(dòng)性頭骨的今鳥(niǎo)型類(lèi)則存活下來(lái)，并在新生代快速演化并形成所有現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)。 這表明，是頭骨可動(dòng)性增加了個(gè)體在面臨極端選擇壓力時(shí)的適應(yīng)性。 ”

來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)

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