科技日報記者 陸成寬
億萬年前，恐龍如何進(jìn)化成遨游藍(lán)天的鳥類？6日，記者從中科院古脊椎動物與古人類研究所獲悉，該所科研人員發(fā)現(xiàn)，恐龍到鳥類的演化伴隨著四肢骨骼多樣性降低和演化速度下降，這種下降主要受前肢的影響。飛行壓力造成了原始鳥類前肢的演化速度相對更慢、多樣性更低。研究成果在線發(fā)表于《自然·生態(tài)與進(jìn)化》雜志。
恐龍到鳥是脊椎動物演化史上最為震撼的事件之一，這一過程涉及了骨骼系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)和表皮衍生物等大量變化，而這些變化多數(shù)都與飛行的起源相關(guān)。
(資料圖片僅供參考)
“其中最關(guān)鍵的變化，就是以肢骨長度為代表的體型改變。”論文通訊兼第一作者、中科院古脊椎所研究員王敏說，比如，從整體趨勢看，在演化上，和鳥類關(guān)系更近的獸腳類恐龍有著相對更長的前肢。
“因此，系統(tǒng)地量化分析肢骨在鳥類起源過程中的動態(tài)演化軌跡，是我們認(rèn)識恐龍是如何飛上藍(lán)天成為鳥類的關(guān)鍵。”王敏說。
通過系統(tǒng)比較鳥類、非鳥類副鳥類和非副鳥類獸腳類恐龍這三個類群的肢骨多樣性，研究人員發(fā)現(xiàn)，早期鳥類肢骨的整體多樣性最低，而非副鳥類獸腳類恐龍是最高的，這種差異主要反映在前肢上。
中生代獸腳類恐龍（包括鳥類）的肢骨演化速率。王敏供圖
同時，研究人員又對包括鳥類在內(nèi)的中生代獸腳類恐龍肢骨的演化速率進(jìn)行了計算，結(jié)果也出現(xiàn)了相似的規(guī)律。前后肢整體的演化速率在接近鳥類的起源節(jié)點(diǎn)時反而是變慢了，而這種趨勢在前肢上表現(xiàn)得最為明顯。
然而，這一發(fā)現(xiàn)卻與演化生物學(xué)的“常識”大相徑庭。
“一般而言，頜的出現(xiàn)、魚類登上陸地、爬行動物飛上藍(lán)天等具有‘演化革新’意味的特征或形態(tài)功能在某一類群出現(xiàn)時，該類群的演化速率會變快，多樣性也會增加。”王敏說，原因是這些“革新”能夠幫助生物快速進(jìn)入新的生態(tài)位。
那么，我們該如何解釋早期鳥類在肢骨形態(tài)多樣性以及演化速率的降低？
研究人員認(rèn)為，早期鳥類在肢骨形態(tài)上多樣性的貧瘠，以及演化速率的降低，主要受前肢“拖累”，這是因為在飛行的選擇作用下，原始鳥類的前肢只能夠在適合空氣動力學(xué)作用的框架下發(fā)生有限變化。
王敏表示，這項研究為學(xué)界此前提出的、在鳥類演化伊始“肩帶演化在前，腰帶在后”這一假說提供了量化數(shù)據(jù)的支持。
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