——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
2014年,進(jìn)化生物學(xué)家在“鳥類的起源”方面取得的突破,成為近二十年來(lái)對(duì)世界各地恐龍和早期鳥類化石(尤其是發(fā)現(xiàn)于中國(guó)的大量保存精美的帶毛恐龍和早期鳥類化石)的發(fā)現(xiàn)、研究方面取得的一個(gè)里程碑式的進(jìn)展。
中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星和周忠和研究員等2014年12月在《科學(xué)》發(fā)表有關(guān)鳥類起源研究的綜述文章,對(duì)這一熱點(diǎn)研究領(lǐng)域近年來(lái)取得的重要進(jìn)展進(jìn)行了全面總結(jié),指出恐龍向鳥類的轉(zhuǎn)化已成為論證最詳實(shí)的主要演化事件之一。在過(guò)去的20年中,古生物學(xué)家們?cè)谥袊?guó)新疆準(zhǔn)噶爾盆地、內(nèi)蒙古東南部和遼寧西部以及德國(guó)和俄羅斯西伯利亞侏羅系地層中,在中國(guó)東北地區(qū)、蒙古戈壁地區(qū)、北美、南美以及非洲的白堊系地層中發(fā)現(xiàn)了大量化石,為鳥類恐龍起源說(shuō)提供了一系列新證據(jù),鳥類起源從時(shí)間框架上、從主要結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化上以及從功能演化上,已經(jīng)有大量系統(tǒng)性證據(jù)的支持。
“半月形腕骨”是支持鳥類恐龍起源假說(shuō)的重要證據(jù),但來(lái)自鳥類胚胎發(fā)育的信息和化石證據(jù)存在沖突,導(dǎo)致對(duì)獸腳類恐龍和鳥類“半月形腕骨”的同源性存在不同的解釋。徐星等2014年9月在《自然》子刊《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表的文章,提出了有關(guān)“半月形腕骨”新的同源假說(shuō),認(rèn)為“半月形腕骨”位置的轉(zhuǎn)化與鳥類翅膀演化密切相關(guān),是獸腳類恐龍手部折疊功能演化的結(jié)果。
近二十年來(lái),古脊椎所的專家學(xué)者為鳥類恐龍起源說(shuō)提供了一系列新證據(jù),推動(dòng)了“鳥類起源”研究的突破。徐星等指出,鳥類的主要特征,包括羽毛、飛行、快速生長(zhǎng)模式以及獨(dú)特的生殖方式和生理特征,實(shí)際上經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的演化過(guò)程。許多特征在獸腳類恐龍的演化早期,甚至在主龍類的演化早期已經(jīng)開始出現(xiàn),其中一些特征遠(yuǎn)在鳥類出現(xiàn)之前,已經(jīng)演化到接近現(xiàn)代鳥類的水平,另外一些則在鳥類冠類群出現(xiàn)時(shí)才完成。不過(guò),在某些演化階段,鳥類特征的演化顯著加速,一些重要特征的演化相關(guān)性明顯;同時(shí),鳥類特征還體現(xiàn)出顯著的“鑲嵌演化”現(xiàn)象,呈現(xiàn)出一個(gè)非常復(fù)雜的模式。
2000年12月7日,《自然》雜志發(fā)表了徐星發(fā)現(xiàn)的世界上最小的獸腳類恐龍——小盜龍,該研究發(fā)現(xiàn)小盜龍不僅與其他的小型獸腳類恐龍一樣善于奔跑,而且它還具有爬樹的本領(lǐng)。這一發(fā)現(xiàn)第一次為鳥類飛行能力起源的樹棲學(xué)說(shuō)提供了重要佐證,并為獸腳類恐龍向鳥類進(jìn)化研究提供了重要信息。
2003年1月23日出版的《自然》雜志封面文章發(fā)表徐星等發(fā)現(xiàn)的四翼恐龍——顧氏小盜龍,徐星在文章中認(rèn)為,羽化的腿可以作為后翼,他懷疑這個(gè)物種是真正的拍打式飛行出現(xiàn)之前的過(guò)渡類型。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有力地支持了鳥類飛行起源的“樹棲說(shuō)”,被認(rèn)為是世界鳥類進(jìn)化研究中的一項(xiàng)重要進(jìn)展。
2009年6月18日出版的《自然》雜志報(bào)道了徐星領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組在我國(guó)新疆準(zhǔn)噶爾盆地的侏羅紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)了一種奇特的小型恐龍——泥潭龍。泥潭龍有著不同尋常的手部結(jié)構(gòu),像很多其他早期獸腳類恐龍一樣,泥潭龍保存了4個(gè)手指,但是其第一指卻嚴(yán)重退化了,第二指非常發(fā)育。徐星等綜合新的古生物學(xué)資料和現(xiàn)代發(fā)育學(xué)資料,提出了一種外側(cè)轉(zhuǎn)移假說(shuō)來(lái)解釋恐龍手指的演化,這一假說(shuō)將有望消除古生物學(xué)資料和現(xiàn)代發(fā)育學(xué)資料在鳥類手指同源問(wèn)題上的矛盾觀點(diǎn)。
在2009年10月1日出版的《自然》雜志上,徐星研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一件產(chǎn)于遼寧西部晚侏羅世早期髫髻山組的保存有羽毛的赫氏近鳥龍標(biāo)本,其生活時(shí)代較德國(guó)始祖鳥要早,代表了當(dāng)時(shí)世界上最早的長(zhǎng)有羽毛的物種,該項(xiàng)研究提出了獸腳類恐龍分異的時(shí)間框架新假說(shuō),反駁了有關(guān)鳥類起源的“時(shí)間倒置”論,并進(jìn)一步支持了四翼恐龍的假說(shuō),這一研究代表著鳥類起源研究的一個(gè)重大突破。
2010年1月,《自然》雜志報(bào)道了古脊椎所張福成研究員等在中國(guó)熱河生物群的鳥類和帶毛的恐龍中發(fā)現(xiàn)的兩種黑色素體。這一工作不僅為科學(xué)復(fù)原古生物的顏色提供了依據(jù),也為羽毛起源、鳥類起源及鳥類與恐龍的系統(tǒng)關(guān)系的研究提供了新的證據(jù)。
2012年4月,《自然》雜志報(bào)道了徐星等發(fā)現(xiàn)于中國(guó)遼西地區(qū)迄今世界上體型最大的帶羽毛恐龍——華麗羽王龍。華麗羽王龍的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明在暴龍類當(dāng)中,羽毛的出現(xiàn)可能是非常普遍的。根據(jù)現(xiàn)有的化石標(biāo)本,徐星等推測(cè),從最初原始皮膚衍生物演化出典型的鳥類飛羽大約需要經(jīng)歷5個(gè)階段:在第一個(gè)階段里僅有絲狀的蛋白質(zhì)纖絲,在鸚鵡嘴龍和某些翼龍身上發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)可能屬于這一類;這些原始的絲狀羽毛末端發(fā)生分支,進(jìn)入羽毛演化的第二個(gè)階段。在意外北票龍、奇異帝龍和中國(guó)鳥龍標(biāo)本上保存的羽毛印痕屬于這一類。第三個(gè)階段最為關(guān)鍵,表現(xiàn)在羽囊、羽軸和羽片這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),這一階段以原始祖鳥和尾羽龍身上的羽毛為代表。在演化的下一個(gè)階段,羽小枝產(chǎn)生;盡管這時(shí)的羽毛形態(tài)與現(xiàn)代鳥類的體羽還有一些差異,但它們已經(jīng)具備一定的空氣動(dòng)力學(xué)特性,小盜龍身上的羽毛就屬于這一類,推測(cè)這些恐龍已經(jīng)能夠利用羽毛在樹林間穿梭。經(jīng)過(guò)上面四個(gè)演化過(guò)程,羽毛最終變成今天看到的鳥類體羽的樣子。該研究認(rèn)為,從化石材料上看,華麗羽王龍身上的羽毛有可能還處于上述演化模型的第二個(gè)階段。
2013年,徐星和周忠和等通過(guò)分析山東天宇自然博物館的化石,發(fā)現(xiàn)11件早期原始鳥類標(biāo)本后肢上長(zhǎng)有羽毛的明顯跡象。經(jīng)過(guò)深入對(duì)比研究,他們認(rèn)為早期鳥類曾有四個(gè)翅膀,并且后肢羽翼也具備協(xié)助飛翔的氣動(dòng)功能。當(dāng)年3月15日的《科學(xué)》雜志在線刊登了該項(xiàng)研究成果。
2013年3月18日,《自然》雜志在線發(fā)表了周忠和研究團(tuán)隊(duì)題為“早白堊世鳥類卵泡的精美保存對(duì)研究恐龍繁殖行為的意義”的研究成果。該研究表明,盡管與鳥類關(guān)系最近的恐龍還與鱷魚一樣,使用兩個(gè)卵巢和兩條輸卵管,但早期鳥類顯然已經(jīng)只保留一個(gè)有效的卵巢和一條輸卵管(身體左測(cè))。他們據(jù)此推測(cè),身體右測(cè)卵巢和輸卵管的功能退失可能發(fā)生在恐龍向鳥類過(guò)渡的階段,很可能與適應(yīng)飛行需要的體重減少有關(guān)。此外,與爬行類和恐龍相似,早期鳥類的性成熟早于身體(骨骼)的成熟,不同于現(xiàn)生鳥類。
2013年6月17日出版的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志刊登了徐星等題為“追尋鳥類手指演化”的論文。研究人員比較了幾種確定同源結(jié)構(gòu)的常用標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)介紹了鳥類手指演化過(guò)程中的復(fù)雜性,強(qiáng)調(diào)了同源異型機(jī)制在鳥類手指演化過(guò)程中的作用。該研究是徐星課題組用整合的方法,結(jié)合古生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)資料來(lái)解釋重要結(jié)構(gòu)演化的一項(xiàng)成果。
2014年,為了探討似鳥類特征出現(xiàn)的真實(shí)情況,包括中國(guó)學(xué)者在內(nèi)的數(shù)個(gè)研究團(tuán)隊(duì)匯總和分析了大量恐龍和早期鳥類化石及現(xiàn)生鳥類的特征數(shù)據(jù)。其中一項(xiàng)研究選取了150屬種850個(gè)形態(tài)特征,同時(shí)測(cè)量了426個(gè)物種腿骨的厚度,進(jìn)行比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),最終演化為鳥類的恐龍隨時(shí)間推移持續(xù)不斷地變小,腿骨也不斷地變得纖細(xì)。
古生物學(xué)家認(rèn)為,一旦鳥類的體型得以演變成形,新鳥類的種類就會(huì)快速地出現(xiàn),這可能受益自小巧的體型更利于尋找食物和避難居所,而它們體態(tài)龐大的祖先恐龍則要困難許多。不過(guò),如果沒有祖先恐龍?zhí)峁┑牧己玫难莼_端,現(xiàn)今就不會(huì)有鳥類翱翔藍(lán)天了。
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號(hào)-1 京公網(wǎng)安備110402500047號(hào) 網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機(jī)) 86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號(hào)-1 京公網(wǎng)安備110402500047號(hào) 網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機(jī)) 86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有
京ICP備05002857號(hào)-1
京公網(wǎng)安備110402500047號(hào)
網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話:86 10 68597114(總機(jī))
86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn