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中国科学家发现早期鸟类可随环境而“变形”
2018年10月24日
来源：科学网
作者：科学网
责任编辑：admin
摘要：近日，来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究团队的一项科学发现显示：它就像沙鸡般大小，体重约250克，有短且小的翅膀，可能“飞行能力并不强”。但它却揭示了早期鸟类演化的一个独特现象——发育的可塑性。
距今1.27亿年前的原始鸟类迷惑巾帼鸟化石和复原图。
一类名为“迷惑巾帼鸟”的早白垩世原始鸟类，可能是目前已知仅晚于“孔子鸟”的、最原始的具有“短尾巴”的鸟类。但它又有许多独特的形态特征，其珍贵程度毫不逊色于“孔子鸟”。
这只距今约1.27亿年前的巾帼鸟，2017年发现于河北围场地区的热河生物群。其属名取自“巾帼”，寓意其“珍贵”，以此致敬所有工作在一线的女性科研人员。
近日，来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究团队的一项科学发现显示：它就像沙鸡般大小，体重约250克，有短且小的翅膀，可能“飞行能力并不强”。但它却揭示了早期鸟类演化的一个独特现象——发育的可塑性。
研究主导者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王敏比喻说，就像昆虫研究中果蝇会因为压力而改变翅脉结构一样，在巾帼鸟的身上也体现出环境改变对个体发育过程产生的影响，进而引发了形态结构的“改变”。
证据就是一块愈合的、与飞行有关的骨骼，称之为肩胛乌喙骨。
在近乎所有具有飞行能力的现代鸟类中，肩胛骨和乌喙骨通常是相互分离的。但如果追溯到鸟类开始征服天空的时间点，会惊奇地发现：被誉为已知“最早具有角质喙的鸟类”的孔子鸟的这两块骨头是愈合的，如同鸟类的祖先恐龙那样，说明这是一种“相当原始”、返祖的特征。
在巾帼鸟“横空出世”前，这一现象曾让古鸟类专家迷惑不解。毕竟，孔子鸟是1996年发现于辽宁省朝阳地区，距今约1.3亿年。它之所以成为热河生物群中最为著名的原始鸟类化石之一，是因为它是已知“最早具有角质喙的鸟类”。但没有人知道，为什么“比始祖鸟更像鸟”的孔子鸟，它的肩胛骨和乌喙骨如同鸟类的祖先恐龙那样，反而是愈合的？
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骨架完整的巾帼鸟“完美”地补上了缺失的证据链。它和此前发现的、部分骨骼缺失的重明鸟是姐妹群，构成“巾帼鸟科”。研究团队通过原始鸟类骨组织结构的分析认为，愈合的肩胛乌喙骨是在孔子鸟目和巾帼鸟科中独立发生的，而愈合的发生可能源自这两个类群较快的生长速度。
科学家推测，也许是环境的压力，使得巾帼鸟和孔子鸟类必须缩短达到成年需要的时间，才能提高存活的概率。但这也带来了“副作用”：加快的成骨作用使得尚处在软骨阶段的肩胛骨和乌喙骨在骨化过程中“未来得及”相互分离就愈合了。
古环境和食性的研究为追溯巾帼鸟的生态提供了线索。在早白垩世，河北地区除了零星的湖泊，遍布茂盛的树木。巾帼鸟保存有胃石，极有可能说明它是植食性的。通过对比巾帼鸟和现代鸟类翅膀的几何形态，科学家发现它的翅膀结构与生活在茂密树林里的鸟类相似，短而小的翅膀恰好能够在林间辗转腾挪、快速旋转，帮助它采食。
王敏说：“巾帼鸟最大的意义在于它进一步表明，在讨论鸟类或者其他生物的早期演化，特别是镶嵌演化时，发育可塑性是一个非常关键的因素。”
巾帼鸟正是一个“高度镶嵌演化”的例子：它的短尾巴、退化的手指、加长的前肢等，是典型的鸟类特征；但同时它的齿列、部分头骨和肩带形态又和兽脚类恐龙非常相似。因此，科学家将“迷惑”定为它的种名。
巾帼鸟并不是现代鸟类的直系祖先。它是一种更为原始的鸟，与后来演化到今天的今鸟型类相比，已成为时光隐藏的传说。从化石中打捞这段“地球记忆”，对今人有何意义？
王敏简单地回答道：“认识自然，是我们的天性。”
（文中图片均由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所提供）
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.1812176115
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