我科學(xué)家探索鳥類頭骨演化奧秘

鳥類的喙為何如此靈巧我科學(xué)家探索鳥類頭骨演化奧秘【科技前沿】

北京12月8日電（記者齊芳）現(xiàn)生鳥類雖然沒(méi)有“手”，但具有極其靈敏的喙，能夠取代“手”完成大量精細(xì)的動(dòng)作。研究認(rèn)為，這是由于現(xiàn)生鳥類具有頭骨可動(dòng)性——其頭部的部分骨骼能夠發(fā)生相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。但是鳥類的始祖恐龍并不具備這樣奇特的構(gòu)造，那么，演化是從何時(shí)開始的？又是怎樣發(fā)生的呢？近日，自然指數(shù)期刊eLife發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏、托馬斯、周忠和及其合作者關(guān)于早期鳥類頭骨演化的論文，通過(guò)高精度三維掃描和復(fù)原，揭示了中生代鳥類頭骨保留了大量主龍類的原始特征，呈現(xiàn)出模塊化的演化。王敏介紹，鳥類和部分有鱗類的頭骨可動(dòng)性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(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，隨著方骨的前、后轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩個(gè)通道上的骨骼通過(guò)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。而這兩個(gè)“通道”在鳥類的祖先——非鳥類恐龍中并不具備，“長(zhǎng)期以來(lái)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”。研究中，團(tuán)隊(duì)利用高精度CT對(duì)此前他們發(fā)現(xiàn)的中生代反鳥類雅尾鹓鶵的頭骨進(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。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)，限制了顴骨的前后移動(dòng)，說(shuō)明其“側(cè)面通道”并未形成。其腭骨則顯示出進(jìn)步的特征，如缺失顴骨突，從而不再是獸腳類恐龍抑或始祖鳥那樣的四射型。研究人員利用幾何形態(tài)測(cè)量的方法追溯腭骨在恐龍—鳥類演化過(guò)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。王敏說(shuō)：“相較于顳區(qū)和腭區(qū)的‘保守’，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(shuō)明頭骨不同部位的演化速度是非均一的。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?！敝苤液驼J(rèn)為，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，他們保留了原始的非可動(dòng)性頭骨，“說(shuō)明在鳥類演化歷程上，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，是發(fā)生在反鳥類從鳥類主干上分開之后的”。周忠和說(shuō)：“反鳥類雖然曾分布全球，但都消失在白堊紀(jì)末期的大滅絕事件中，而具有可動(dòng)性頭骨的今鳥型類則存活下來(lái)，并在新生代