化石揭开了恐龙演化到鸟类的过程

作者 | 发布日期 2018 年 05 月 16 日 8:59 | 分类 生物科技 , 自然科学
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【Technews科技新报】会飞行的恐龙仍保留恐龙原有的头骨,随后渐渐演化出像现今鸟类的特征。



科学家重建了 Ichthyornis dispar(一种鱼鸟,简称 I. dispar)的头骨,它是一种非常早期的鸟类,保留着恐龙的尖牙,这也是达尔文提出演化论的证据之一。现今科学家研究了其他 4 只有牙齿的海鸟头盖骨,并揭开了早期鸟类的面貌。

这件化石在美国出土后,19 世纪美国古生物学家 Othniel Marsh 首次提及这种名为 Ichthyornis dispar 的类海鸥鸟类,普遍认为约生存在 6,600 万到 1 亿年前。它的形态特征有许多地方都和现代鸟类相似,但有一个惊人的区别:它的上下腭带有锋利的牙齿。这个发现让科学家十分震惊,也为现代鸟类的演化提供了重要的线索。然而,要将头骨完全解密还有一大段距离。

美国和英国研究人员分析了更多相似的鸟类头骨后,对此动物的头部有了更清晰的描绘,这有助于分析鸟类从恐龙祖先演化而来的过程。

尽管有 3 件新的头盖骨在博物馆收藏中发现,但其中仍有许多碎片尚未分析,最新的一件是 2014 年在堪萨斯州(Kansas)发现的化石。研究团队对新发现的头盖骨和 19 世纪留下来的样本进行电脑断层扫描,后者含有以前未曾发现的眼窝和鼻孔周围的重要骨骼,这些数据都一起用于重建古代鸟类头骨的 3D 模型。

这项研究发布在《自然》(Nature)期刊,说明 I. dispar 和现代鸟类的不同之处,除了充满尖牙的上下腭,还有一块能让下颔骨肌肉有空间运动的头骨。更重要的是,现代鸟类的头骨,鸟喙是影响头骨型态的重要因素,因为决定了鸟类下颔骨的长度。这项特点和许多恐龙及现今大多数动物相似。然而,现代鸟类的喙是由角蛋白(keratin),一种类似指甲的成分构成,且没有尖锐的牙齿。

本研究的共同作者、美国耶鲁大学(Yale University)的 Bhart Anjan Bhullar 博士表示:「著名的始祖鸟(Archaeopteryx)和其他大量原始鸟类化石都有翅膀,但它们的头盖骨大致都和幼年恐龙的头盖骨类似。事实证明 I. dispar 就处在过渡时期,它是现代鸟类演化过程的其中一个环节。」

Bhullar 博士说:「翅膀演化出飞行功能后,鸟喙便取代部分手的功能,可用来整理羽毛、抓取物品、啄食,而这些行为有助于上腭演化出更强大的能力,就像现代鸟类。我们认为 I. dispar 会在飞行过程中捕鱼、贝类和其他水生动物,借由鸟喙将小动物带离水面,再把它们扔进嘴里,并用尖利的牙齿撕碎食物和用有力的下巴啮咬。」动物的大脑与体型相比,占有相当大的比例,这也是现代鸟类的特点之一。他补充:「这是大脑进化的过程,以牺牲下腭肌肉的空间为代价,为了因应鸟类对飞行的需求。」

本研究的共同作者、英国巴斯大学(University of Bath)Daniel Field 博士表示:「这个发现显示了要解决演化过程的问题,化石纪录有其必要性。」

英国爱丁堡大学古生物学家 Stephen Brusatte 博士并没有参与这项研究,他将这项研究工作视为例外。他表示:「这个化石向我们展示早期鸟类的面貌,但它与我的预期有些不同。这只生物看起来一半像鸟类、一半像肉食动物,彷佛科学怪人的头颅,但经过漫长的演化历程之后,才完全演化成现代鸟类的头骨,并拥有不含牙齿的鸟喙、较大的大脑和较小的下腭肌肉。」

(首图为 Ichthyornis dispar,外观看起来像一只鸟,张口却可见锋利的牙齿,此特点和恐龙相同;来源:Michael Hanson / Bhart-Anjan S. Bhullar)

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Yun-Chu Wang

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