
圖1. 距今1.2億年鳥類雅尾鹓鶵頭骨的三維復(fù)原(王敏供圖)

圖2. 雅尾鹓鶵頭骨面部骨骼的三維形態(tài)(王敏供圖)

圖3. 雅尾鹓鶵腭面骨骼形態(tài)和鳥類顎骨的形態(tài)演化(王敏供圖)

圖4. 恐龍,中生代和現(xiàn)代鳥類頭骨形態(tài)功能的紀(jì)鳥比較(王敏供圖)
(神秘的地球uux.cn)據(jù)中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所:近日,自然指數(shù)期刊(Nature Index)《eLife》發(fā)表了中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏、頭骨透視
佛山南海區(qū)九江鎮(zhèn)找外圍(外圍空姐)[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金托馬斯、運(yùn)動(dòng)演化周忠和及其合作者關(guān)于早期鳥類頭骨演化的組合論文,通過高精度三維掃描和復(fù)原,白堊揭示了中生代鳥類頭骨保留了大量主龍類的紀(jì)鳥原始特征,呈現(xiàn)出模塊化的頭骨透視演化。論文題為“Insight into the evolutionary assemblage of cranial kinesis from a Cretaceous bird”,運(yùn)動(dòng)演化
佛山南海區(qū)九江鎮(zhèn)找外圍(外圍空姐)[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金王敏研究員為本項(xiàng)工作的組合第一和通訊作者。
在現(xiàn)生脊椎動(dòng)物中,白堊鳥類和部分有鱗類的紀(jì)鳥頭骨演化出了特有的功能:頭骨的部分骨骼能夠發(fā)生相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng),稱之為頭骨的頭骨透視可動(dòng)性(cranial kinesis)。這一功能特征是運(yùn)動(dòng)演化鳥類演化成為多樣性最豐富的陸生脊椎動(dòng)物的關(guān)鍵因素之一,使得鳥嘴能夠取代“手”完成大量精細(xì)的組合動(dòng)作。這一重要功能學(xué)特征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”。簡單說來,隨著方骨的前、后轉(zhuǎn)動(dòng),這兩個(gè)通道上的骨骼通過可動(dòng)關(guān)節(jié)發(fā)生位移,就像傳送帶一樣完成嘴巴的張開和閉合。而在鳥類的祖先——非鳥類恐龍中,粗壯的頭骨因?yàn)槿笔鲜鰞蓚€(gè)通道的活動(dòng)性,不具有可動(dòng)性而顯得笨拙。但是,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。
古脊椎所研究團(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(
Yuanchuavis kompsosoura)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(圖1–3)。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):三射型的眶后骨和顴骨、鱗骨分別相接,鱗骨又與方顴骨相接,從而形成了與眼眶完全分隔的上、下顳孔。這樣的顳區(qū)構(gòu)造限制了顴骨的前后移動(dòng),說明“側(cè)面通道”并未形成。受保存的原因,中生代鳥類腭面骨骼的形態(tài)有可能是研究程度最低的。此次研究人員復(fù)原了該區(qū)域的主要骨骼,顯示鹓鶵的翼骨和獸腳類恐龍相同,都具有寬大的方骨支,但缺失和方骨的可動(dòng)關(guān)節(jié),取而代之的是腭骨的方骨支與方骨的眼突形成嵌接式的關(guān)聯(lián)。而腭骨顯示出進(jìn)步的特征,如缺失顴骨突,從而不再是獸腳類恐龍亦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。鹓鶵的犁骨較為粗大而與恐龍相似,遠(yuǎn)不如現(xiàn)生多數(shù)鳥類那樣纖細(xì)。鹓鶵保留了寬大的外翼骨,與顴骨相接。上述的腭面構(gòu)造與獸腳類恐龍相差無幾,說明腭面通道也未出現(xiàn)(圖4)。而相較于顳區(qū)和腭區(qū)的構(gòu)造,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,顳區(qū)和腭區(qū)在演化上相對保守,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。如果再與鹓鶵已經(jīng)非常進(jìn)步的頭后骨骼形態(tài)相比,這樣的差異就更為顯著。
以鹓鶵為代表的反鳥類是中生代鳥類演化最成功的一個(gè)類群,但是他們保留了原始的非可動(dòng)性頭骨,說明這一形態(tài)功能特征和多樣性演化之間的相互促進(jìn)關(guān)系在鳥類演化歷程上是發(fā)生在反鳥類從鳥類主干上分開之后。反鳥類雖然具有全球性分布,但他們都在白堊紀(jì)末期的大滅絕事件中絕滅了,而具有可動(dòng)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,表明頭骨可動(dòng)性增加了個(gè)體在面臨極端選擇壓力時(shí)的適應(yīng)性。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目“克拉通破壞與陸地生物演化”,中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃從“0到1”原始創(chuàng)新十年擇優(yōu)項(xiàng)目,和騰訊科學(xué)探索獎(jiǎng)的支持。 (原標(biāo)題:鑲嵌演化塑造鳥類的頭骨)
論文鏈接: https://doi.org/10.7554/eLife.81337