反鳥類在6600萬年前的白堊紀(jì)末期大滅絕事件中消失了。而具有可動性頭骨的今鳥型類則在大滅絕中存活了下來,并在新生代快速演化并形成了如今的現(xiàn)代鳥類。這說明,鳥類頭骨的頭骨可動性增加了鳥類個體在面臨極端選擇壓力時的適應(yīng)性。
王敏中科院古脊椎所研究員
鳥類是目前世界上多樣性最豐富的陸生脊椎動物。鳥類的演化之所以如此成功,頭骨具有獨特的可動性是其中的一個關(guān)鍵因素。
近日,通過高精度三維掃描和復(fù)原,我國科研人員發(fā)現(xiàn),距今1.2億年的中生代反鳥類頭骨保留了大量主龍類的原始特征,呈現(xiàn)出模塊化的演化特點。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于自然指數(shù)期刊《eLife》。
“這說明,現(xiàn)生鳥類頭骨的可動性在反鳥類中沒有出現(xiàn)!12月7日,論文第一作者兼通訊作者、中科院古脊椎所研究員王敏告訴科技日報記者。
兩個通道,讓現(xiàn)代鳥類頭骨可以靈活移動
反鳥類,指的是口內(nèi)殘存牙齒的一類鳥。反鳥類肩胛骨和烏喙骨的連接方式與現(xiàn)代鳥類相反,因此被命名為反鳥類。反鳥類現(xiàn)已全部滅絕。
在現(xiàn)生脊椎動物中,鳥類和部分有鱗類的頭骨演化出了特有的功能:頭骨的部分骨骼能發(fā)生相互獨立的運動。古生物學(xué)家將這種特有的功能稱為頭骨可動性!斑@一功能特征使得鳥嘴能夠完成大量精細(xì)的動作,就像人的手一樣!蓖趺糁赋。
鳥類頭骨可動性的發(fā)生主要依賴于兩個通道:由方骨—顴骨—方顴骨—上頜關(guān)聯(lián)而成的頭骨“側(cè)面通道”,和由方骨—翼骨—顎骨—犁骨在腭面構(gòu)成的“腭面通路”。“簡單地說,隨著方骨的前、后轉(zhuǎn)動,這兩個通道上的骨骼通過可動關(guān)節(jié)發(fā)生位移,就能像傳送帶一樣完成嘴巴的張開和閉合!蓖趺艚忉尩。
一般認(rèn)為,鳥類的祖先——非鳥類恐龍的頭骨因為缺失“側(cè)面通道”和“腭面通路”,而不具有頭骨可動性,因而顯得異常笨拙。
長期以來,鳥類頭骨獨特的頭骨可動性是如何演化而來這一問題備受學(xué)界關(guān)注!叭欢,受化石保存和研究手段的限制,鳥類頭骨主要區(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這一問題,我們并不清楚!蓖趺籼寡浴
鑲嵌演化,反鳥類顳區(qū)、腭區(qū)特征相對原始
此次研究中,研究人員使用了高精度CT掃描技術(shù)對中生代反鳥類雅尾鹓鶵的頭骨進(jìn)行了三維復(fù)原,重建了包含幾乎所有頭骨骨骼的立體形態(tài),包括構(gòu)成頭骨可動性通道的骨骼。
研究結(jié)果顯示,中生代反鳥類雅尾鹓鶵保留了典型的主龍類雙顳弓的顳區(qū)結(jié)構(gòu),“側(cè)面通道”并未形成;同時,雅尾鹓鶵的腭面構(gòu)造與獸腳類恐龍的腭面構(gòu)造相差無幾,“腭面通道”也未出現(xiàn)。
“相較于顳區(qū)和腭區(qū)的構(gòu)造,雅尾鹓鶵的其他頭骨形態(tài)都呈現(xiàn)出典型的、進(jìn)步的特征。這說明,頭骨不同部位的演化速度是不一致的,顳區(qū)和腭區(qū)在演化上相對保守。像雅尾鹓鶵這樣原始和進(jìn)步的形態(tài)特征同時出現(xiàn)的演化,就是典型的鑲嵌演化!蓖趺粽f。
王敏表示,以雅尾鹓鶵為代表的反鳥類是中生代鳥類中演化最成功的一個類群,但是它們的頭骨卻不具備頭骨可動性,并不是可動性頭骨。這說明,在鳥類演化歷程上,可動性頭骨這一形態(tài)功能特征和多樣性演化之間的相互促進(jìn)關(guān)系,發(fā)生在反鳥類從鳥類的主干分離之后。
“反鳥類雖然曾經(jīng)在全球廣泛分布,但他們都在6600萬年前的白堊紀(jì)末期大滅絕事件中消失了。具有可動性頭骨的今鳥型類則在大滅絕中存活了下來,并在新生代快速演化并形成了如今的現(xiàn)代鳥類。”王敏表示,“這說明,鳥類頭骨的頭骨可動性增強(qiáng)了鳥類個體在面臨極端選擇壓力時的適應(yīng)性!