我國科學(xué)家探索鳥類頭骨演化奧秘

【資料圖】

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

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

王敏介紹，鳥類和部分有鱗類的頭骨可動性主要依賴分布于吻部的屈撓帶和兩個骨骼通道得以實(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”。 簡單說來，隨著方骨的前、后轉(zhuǎn)動，這兩個通道上的骨骼通過可動關(guān)節(jié)發(fā)生位移，就像傳送帶一樣完成嘴巴的張開和閉合。 而這兩個“通道”在鳥類的祖先——非鳥類恐龍中并不具備，“長期以來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類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對此前他們發(fā)現(xiàn)的中生代反鳥類雅尾鹓鶵的頭骨進(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)成頭骨可動性通道的骨骼。

研究結(jié)果顯示，鹓鶵保留了典型的主龍類雙顳弓的顳區(qū)結(jié)構(gòu)，限制了顴骨的前后移動，說明其“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，從而不再是獸腳類恐龍抑或始祖鳥那樣的四射型。 研究人員利用幾何形態(tài)測量的方法追溯腭骨在恐龍—鳥類演化過程中的形態(tài)變化，提出顴骨突的缺失是鳥類腭骨形態(tài)“現(xiàn)代化”的第一步。 王敏說： “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)步的鳥類特征，說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類是中生代鳥類演化最成功的一個類群，他們保留了原始的非可動性頭骨，“說明在鳥類演化歷程上，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)生在反鳥類從鳥類主干上分開之后的”。 周忠和說： “反鳥類雖然曾分布全球，但都消失在白堊紀(jì)末期的大滅絕 事件中，而具有可動性頭骨的今鳥型類則存活下來，并在新生代快速演化并形成所有現(xiàn)代鳥類。 這表明，是頭骨可動性增加了個體在面臨極端選擇壓力時的適應(yīng)性。 ”

來源：光明日報

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