中國日報7月2日電(記者 李夢涵)7月2日,《科學進展》(Science Advances)發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王敏團隊(以下稱"古脊椎所")和福建省地質科學研究院(以下稱"福建地科院")合作完成的政和動物群發現侏羅紀鳥類的研究成果,報道了已知體型最小的長尾鳥類,揭示了在鳥類尾部演化過程中,"尾椎數目的減少和變短"發生在"尾綜骨愈合之前",為鳥類尾巴的演化路徑提供了最為關鍵的化石鐵證。古脊椎所王敏為通訊作者和第一作者,福建地科院湯建榮為共同第一作者。
在從恐龍向鳥類演化的過程中,除了翱翔藍天的羽翼,鳥類身體最徹底的改變就是尾巴縮短。現代鳥類的尾巴很短,由4—9塊尾椎和一塊尾綜骨(Pygostyle)構成,其中尾綜骨是由若干塊尾椎愈合而成。縮短的尾巴給予了鳥類空氣動力學等優勢。然而,鳥類祖先是如何從標志性的恐龍"長尾巴"演化為現代鳥類的"以尾綜骨為主的短尾巴"的?由于缺乏過渡階段的化石證據,這一直是演化生物學界懸而未決的謎團。通過在福建政和動物群累計400余天的野外發掘后,2024年3月24日10:51,研究團隊發現了一件新的侏羅紀鳥類,將其命名為不虞政和鳥(Zhengheornis buyu),其屬名是政和動物群的發現地,而種名取自《國語·周語》篇(意為意料之外),意指其獨特的尾部結構超出了科學家的預期。分支系統學的研究顯示在鳥類的演化樹上,不虞政和鳥較同一時代的政和八閩鳥更加原始,是已知最原始的鳥類之一。
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不虞政和鳥(前)和奇異福建龍(后)生態復原圖(供圖)
填補"假想空白":尾椎減少比尾綜骨愈合出現得更早
長期以來,發育生物學研究提出一種假說:現代鳥類尾巴的縮短,可能僅僅源于少數幾個基因位點的突變。基于這一理論,學界曾普遍認為,在演化史上可能根本不存在"尾巴變短了、但還沒有愈合尾綜骨"的過渡物種。而此前的化石記錄似乎也支持這一假說:最早具有尾綜骨的鳥類(政和八閩鳥)突然出現在侏羅紀晚期,恰逢鳥類起源之初,此時的其他鳥類和其恐龍近親都還保留了長尾巴。
不虞政和鳥的出現,打破了這一固有認知,精準填補了這一演化史上的"假想空白"。不虞政和鳥的尾部僅由15塊變短的尾椎組成,且其末端并沒有愈合成為尾綜骨。相比之下,其他長尾鳥類(如始祖鳥和熱河鳥)的尾椎數目超過23塊,而和鳥類關系更近的多數獸腳類恐龍,其尾椎數目超過30塊,且他們的尾巴也都接近甚至超過身體的長度。研究人員通過比較分支系統學追溯尾巴在恐龍——鳥類轉變時的演化變化,發現不虞政和鳥是目前已知尾巴相對最短的長尾副鳥類(副鳥類包括鳥類包括鳥類、馳龍類、和傷齒龍類)。這有力地證明了:在鳥類尾部的演化歷史中,"尾椎數量的減少和變短"發生在"尾椎愈合(形成尾綜骨)"之前。這種"分步走"的演化模式,彌補了鳥類尾部演化"缺失的一塊拼圖"。這種縮短且沒有過度僵化的短尾巴,能夠有效減輕體重,使身體重心和升力中心向前移動;同時,較少的尾椎關節提升了尾部的剛性,更利于飛行控制;較短的力臂也讓政和鳥能更輕松地操控尾羽,從而獲得了比始祖鳥等更好的飛行穩定性和機動性。
刷新紀錄:已知體型最小的長尾副鳥類
除了改寫尾部演化史,不虞政和鳥還創下了一項新的世界紀錄:它是目前世界上已知體型最小的長尾副鳥類。不虞政和鳥的體重僅有74—163克(接近玄鳳鸚鵡),體長約20 cm,其股骨長度僅為此前已知最小恐龍"趙氏小盜龍"的63%,比近年報道的芝加哥始祖鳥標本還要小上10%。"體型小型化"是恐龍飛向藍天的核心驅動力之一。政和鳥如此小巧的身軀,意味著部分鳥翼類在演化初期的體型縮小速度比我們想象的要快得多,這無疑是它們對探索樹棲、飛行等全新生態位的一次嘗試。
政和動物:侏羅紀末期的"百鳥爭鳴"
不虞政和鳥是在政和動物群中發現的第四種鳥翼類。此前,研究團隊相繼報道了奇異福建龍、政和八閩鳥,以及一件單獨的鳥類叉骨。政和鳥并沒有表現出特別適應陸棲或樹棲的形態特征,很可能是廣適性的。在同一時期、同一地區,政和鳥(短尾、個體小、廣適性)、福建龍(長尾、長腿、陸棲)與八閩鳥(愈合的尾綜骨)展現出了截然不同的身體結構、體型大小和生態分異。這種高度的形態分異清晰地顯示:在侏羅紀末期,鳥類就已經經歷了一次輻射演化,展現出了極為豐富的生態類型。
Science Advances論文作者包括古脊椎所的董麗萍、徐星、張馳、周忠和,以及福建地科院的鄧克、徐立明、林敏、杜紅崗、林淦旻、陳潤生。參與野外考察的還包括古脊椎所的李巖、馮文清、苗嵩、馮久桐、張嘉良、趙向東,以及福建地科院的林虓、周國武、王林昌。
該研究得到了國家自然科學基金杰出青年基金、基礎科學中心項目"克拉通破壞與陸地生物演化"、 中國科學院前沿科學重點研究計劃從"0到1"原始創新十年擇優項目、福建省自然資源廳"閩西地區晚中生代盆地地質遺跡及古生物化石資源調查"和"福建重點古生物化石產地評價評級及保護現狀調查",和福建省地質礦產勘查開發局"政和大溪古生物資源調查、發掘及研究"的資助。
來源:中國日報
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