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為何鳥類物種多樣性最高?這塊距今1.2億年的化石給出線索
它們的演化如此成功,一個關鍵因素便是鳥類頭骨具有獨特的可動性:多數鳥類的上頜可獨立于下頜和腦顱進行活動,有利于鳥嘴完成大量精細的動作,如啄取大小形態不一的食物、筑巢等。從某種程度來講,鳥嘴就像其它脊椎動物的手一樣。
但在演化歷史上,這種可動性是什么時候出現的、如何起源的?
受限于化石保存等原因,人們至今仍不知道前述問題的答案。
6月23日,澎湃新聞(www.kxwhcb.com)從中國科學院古脊椎動物與古人類研究所獲悉,該研究近日發表在國際學術期刊《自然通訊》(Nature Communications)的一篇論文給出了新的線索。
該論文的作者是王敏(第一作者/通訊作者)、托馬斯、李志恒、徐星、周忠和。
研究團隊對一件距今1.2億年的反鳥類幼年個體進行了高精度CT掃描和重建。

早白堊世反鳥類CT復原。王敏供圖
這是人們首次在一件中生代鳥類標本上復原了近乎完整的腭部結構。
該論文提出,鳥類頭骨可動性的演化經歷了四個重要的轉變:翼骨和方骨之間以踝關節的方式直接關聯;翼骨的方骨支、基翼骨突、和外翼骨發生退化;而這些轉變有可能最早發生在今鳥型類的早期類群中。

反鳥類頭骨面部骨骼CT復原,顯示其具有主龍類原始的雙顳孔結構。王敏供圖
該研究也對此前多數學者普遍“默認”的一個假說提出了質疑。此前多數學者普遍“默認”中生代鳥類的翼骨和方骨,如同在現代鳥類那樣是直接關節的。
但CT掃描和重建顯示,反鳥類的翼骨形態與現生鳥類大相徑庭,反而匪夷所思地和凌河盜龍完全相同。

反鳥類頭骨腭部骨骼CT復原,顯示其腭部與獸腳類恐龍幾乎相同。王敏供圖
現生鳥類頭骨可動性的發生依賴于兩個通道——頭骨“側面通道”和“腭部通路”,分別是由方骨-顴骨-方顴骨-上頜關聯而成的頭骨“側面通道”,和由方骨-翼骨-顎骨-犁骨在腭面構成的“腭部通路”。
但反鳥類化石的CT復原顯示,該化石鳥類的“側面通道”并不發育,“腭部通道”也未出現。這也一定程度上解釋了為什么曾經在中生代繁盛的反鳥類會在白堊紀末期絕滅——反鳥類的食性/生態習性單一。
而只有“擺脫”了恐龍典型的頭骨結構的束縛,輔以吻部多樣性的演化,才出現了現生鳥類形態各異的頭骨形態和功能,以便現生鳥類進入不同的生態位。

鳥類頭骨演化簡圖(a–d:與頭骨可動性相關的關鍵結構變化)。王敏供圖
研究人員表示,該研究首次復原了中生代反鳥類近乎完整的頭骨,顯示了鳥類頭骨鑲嵌演化,揭示了現生鳥類頭骨的主要形態功能特征出現的時間要比已有的認識更晚。而發育模塊化和限制、生態機會和自然選擇之間的動態相互作用,決定了中生代鳥類不同類群不同的演化軌跡。





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