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环球热文:“向后进化”的发现颠覆了人们对现代鸟类起源的一个多世纪的认识

来源:cnBeta 发布时间:2023-01-20 21:34:38

在一块小岩石中发现的骨架化石遗迹挑战了关于现代鸟类进化的一个长期的信念。来自剑桥大学和马斯特里赫特自然历史博物馆的一个研究小组发现,现代鸟类的一个关键的头骨特征,即活动的喙,在6600万年前消灭恐龙的大规模灭绝事件之前就已经发展出来了。

这一发现还表明,鸵鸟、鸸鹋和它们的亲属的头骨是"向后"进化的,在现代鸟类出现后恢复到一个更原始的状态。


(相关资料图)

利用CT扫描技术,剑桥大学的研究小组从一种新的大型古代鸟类的腭部或嘴顶识别出骨头,他们将其命名为Janavis finalidens。它生活在恐龙时代的末期,是有史以来最后的齿类动物之一。其腭骨的排列显示,这种"恐龙鸟"有一个移动的、灵巧的喙,几乎与大多数现代鸟类的喙没有区别。

视频显示了Janavis finalidens的旋转翼骨(一种腭骨),它与现存的鸭子和鸡类鸟类的翼骨非常相似。这块骨头是以两块相匹配的碎片被发现的,这些碎片已经被数字化地安装在一起。这块骨头是中空的,在生活中可能充满了空气,这一点从它侧面的大开口可以看出。资料来源:剑桥大学的胡安-贝尼托博士和丹尼尔-菲尔德博士

一个多世纪以来,人们一直认为实现移动喙的机制是在恐龙灭绝之后进化的。然而,《自然》杂志上报道的这一新发现表明,我们对现代鸟类头骨如何形成的理解需要重新评估。

今天地球上大约11000种鸟类中的每一种都根据其腭骨的排列而被归入两个总体组别之一。鸵鸟、鸸鹋和它们的亲属被归入palaeognath,或"古颚"组,这意味着,像人类一样,它们的腭骨融合在一起可以被看成一个个体。。

Janavis finalidens的腭部与野鸡和鸵鸟的腭部的比较。Janavis的腭部解剖结构可能接近所有活的鸟类的最近的共同祖先的解剖结构,并且与鸡和鸭类的鸟类,如野鸡,更相似,而不是像鸵鸟和鸸鹋这样的鸟类,后者以前被认为表现出祖鸟的状态。资料来源:剑桥大学的胡安-贝尼托和丹尼尔-菲尔德

所有其他类别的鸟类都被归入neognath,或"现代颌骨"组,这意味着它们的腭骨是由一个活动关节连接的。这使得它们的喙更加灵巧,有助于筑巢、梳理、收集食物和防御。

这两类动物最初是由托马斯-赫胥黎划分的,这位英国生物学家被称为"达尔文的斗牛犬",因为他大声支持查尔斯-达尔文的进化理论。1867年,他将所有活着的鸟类分为"古代"或"现代"颌骨组。赫胥黎的假设是,"古代"颚部构造是现代鸟类的原始条件,"现代"颚部是后来产生的。

"这篇论文的资深作者、剑桥大学地球科学系的丹尼尔-菲尔德博士说:"从那时起,这个假设就被视为一种既定事实。"这种假设持续存在的主要原因是,我们还没有现代鸟类起源时期的任何保存完好的鸟类腭部化石"。

艺术家对世界上最后一种已知的有齿鸟,Janavis finalidens的重建。这一重建是基于Janavis的原始骨骼化石和与其近亲Ichthyornis的比较,以及从现代海洋鸟类,如海鸥和海燕中得到的灵感。Janavis是一种大型的海洋鸟类,有长长的翅膀和颚部的牙齿,应该在温暖的白垩纪晚期海洋中捕食鱼类和鱿鱼。信用: Phillip Krzeminski

这块名为Janavis的化石于20世纪90年代在比利时和荷兰边境附近的一个石灰石采石场被发现,并在2002年被首次研究。它可以追溯到6670万年前,在恐龙的最后时期。由于化石被包裹在岩石中,当时的科学家只能根据他们从外面看到的东西进行描述。他们把从岩石中伸出来的骨头碎片描述为头骨和肩骨的碎片,并把这个看起来不起眼的化石放回了仓库。

近20年后,这块化石被借给了剑桥大学的菲尔德小组,当时还是博士生的胡安-贝尼托博士开始对它进行再次观察。

"自从这个化石被首次描述以来,我们已经开始在化石上使用CT扫描,这使我们能够透过岩石看到整个化石,"贝尼托说,他现在是剑桥大学的博士后研究员,也是该论文的主要作者。"我们对这块化石寄予厚望--据说它最初有头骨材料,这并不经常保存,但我们在CT扫描中看不到任何像来自头骨的东西,所以我们放弃了,把这块化石放在一边。"

在COVID-19封锁的早期,贝尼托又把这块化石拿了出来。研究过程中他意识到这块骨头是头骨,而不是肩骨,研究人员得出结论,部分鸟类所共有的未融合的"现代颌骨"状况,是在鸵鸟及其亲属的"古代颌骨"状况之前进化的。由于一个未知的原因,鸵鸟和亲属的融合腭又是在现代鸟类已经建立起来之后的某个时间段进化的。

我们用来区分现代鸟类和它们的恐龙祖先的两个关键特征是无牙的喙和活动的上颚。虽然Janavis finalidens仍有牙齿,使其成为前现代鸟类,但其下颌结构是现代的、可移动的那种。

该研究的共同作者Pei-Chen Kuo说:"利用几何分析,我们能够表明化石腭骨的形状与活的鸡和鸭的腭骨极其相似。"共同作者Klara Widrig补充道。"令人惊讶的是,与亚纳维斯最不相似的鸟类腭骨是来自鸵鸟和它们的亲属。"

"进化并不是在一条直线上发生的,"菲尔德说。"这块化石显示,活动的喙--我们一直认为是现代鸟类起源之后的一个条件,实际上是在现代鸟类存在之前就已经进化了。一个多世纪以来,我们对现代鸟类头骨如何进化的假设完全落后了。"

研究人员说,虽然这一发现并不意味着整个鸟类家族树需要重新绘制,但它确实改写了我们对现代鸟类的一个关键进化特征的理解。

那么亚纳维斯发生了什么?它和大型恐龙以及其他齿状鸟类一样,没有在白垩纪末期的大灭绝事件中幸存下来。研究人员说,这可能是由于它的体型较大。亚纳维斯的体重约为1.5公斤,与现代的秃鹫大小相当。很可能较小的动物--如菲尔德、贝尼托及其同事在2020年发现的"wonderchicken",它来自同一地区并与Janavis一起生活--在地球历史上的这一点上有优势,因为它们必须吃得少才能生存。在小行星撞击地球并破坏了全球食物链之后。

该研究由美国鸟类学会、侏罗纪基金会、古生物学会和英国研究与创新组织(UKRI)资助。

关键词: 剑桥大学 查尔斯达尔文

责任编辑:FG003

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