来源:科技日报
科技日报记者 陆成宽
鸟类是目前世界上多样性最丰富的陆生脊椎动物,其演化如此成功,一个关键因素便是鸟类头骨具有独特的可动性。
(资料图片仅供参考)
通过高精度三维扫描和复原,我国科研人员发现,距今1.2亿年的中生代反鸟类头骨保留了大量主龙类的原始特征,呈现出模块化的演化特征。相关研究成果在线发表于自然指数期刊《eLife》。
“这说明,现生鸟类头骨可动性在反鸟类中没有出现。”12月7日,论文第一兼通讯作者、中科院古脊椎所研究员王敏告诉记者。
在现生脊椎动物中,鸟类和部分有鳞类的头骨演化出了特有的功能:头骨的部分骨骼能发生相互独立的运动,古生物学家称之为头骨可动性。“这一功能特征使得鸟嘴能够取代‘手’完成大量精细的动作。”王敏指出。
鸟类头骨可动性的发生依赖于两个通道:由方骨-颧骨-方颧骨-上颌关联而成的头骨“侧面通道”,以及由方骨-翼骨-颚骨-犁骨在腭面构成的“腭面通路”。“简单说来,随着方骨的前、后转动,这两个通道上的骨骼通过可动关节发生位移,就像传送带一样完成嘴巴的张开和闭合。”王敏解释道。
鸟类的祖先——非鸟类恐龙的头骨因为缺失上述两个通道而不具有可动性,显得异常笨拙。
长期以来,鸟类头骨独特的可动性是如何演化而来,备受学界关注。“然而,受化石保存和研究手段的限制,鸟类头骨主要区域的形态功能,特别是上述通路在鸟类演化历史中是如何变化的,我们并不清楚。”王敏坦言。
利用高精度CT扫描技术,研究人员对中生代反鸟类雅尾鹓鶵的头骨进行了三维复原,重建了几乎所有头骨骨骼的立体形态,包括构成头骨可动性通道的骨骼。
距今1.2亿年鸟类雅尾鹓鶵头骨的三维复原。
研究结果显示,鹓鶵保留了典型的主龙类双颞弓的颞区结构,“侧面通道”并未形成;同时,鹓鶵的腭面构造与兽脚类恐龙相差无几,“腭面通道”也未出现。
“相较于颞区和腭区的构造,鹓鶵的其他头骨形态都呈现出典型的、进步的鸟类特征,说明头骨不同部位的演化速度不是一致的,颞区和腭区在演化上相对保守,这样原始和进步的形态特征同时出现,就是典型的镶嵌演化。”王敏说。
王敏表示,以鹓鶵为代表的反鸟类是中生代鸟类演化最成功的一个类群,但是它们的头骨并不是可动性头骨。这说明,在鸟类演化历程上,可动性头骨这一形态功能特征和多样性演化之间的相互促进关系,发生在反鸟类从鸟类主干分离之后。
恐龙,中生代和现代鸟类头骨形态功能的比较。
“反鸟类虽然曾经在全球广泛分布,但他们都在6600万年前的白垩纪末期大灭绝事件中消失了,而具有可动性头骨的今鸟型类则存活下来,并在新生代快速演化并形成所有现代鸟类。”王敏说,这表明,头骨可动性增加了鸟类个体在面临极端选择压力时的适应性。
(王敏供图)
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