科学家解开阿尔瓦雷斯龙类恐龙手指消失之谜,

作者: 科学科技  发布:2019-09-07

阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图展现了前肢有趣的演化历程。 徐星供图、Vikto Radermacher绘

这一最新研究成果在线发表在8月24日的美国《当代生物学》杂志上。研究者是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员、美国乔治·华盛顿大学詹姆斯·克拉克教授和内蒙古龙昊地质古生物研究所谭琳教授等。

这两类新恐龙的化石标本是由徐星、詹姆斯·克拉克和内蒙古龙昊地质古生物研究所教授谭琳共同领导的联合考察队发现并收集的。徐星表示,在过去的几十年间,中国产出了一批最为重要的恐龙化石标本。“我们的国际野外考察队近些年来收获颇丰,将持续产出更多成果。

基于此,科研人员对半爪龙和西域爪龙进行形态学进行观察研究,逐渐揭示了阿尔瓦雷斯龙类前肢的宏演化历程:从早期较长的“抓握型”前肢,到前肢较长并拥有特化手爪的半爪龙和西域爪龙,再到晚期高度特化、缩短、长着功能性单指的前肢。

徐星说,这两个新恐龙的化石材料呈现出其类群进化的过渡性。它揭示了阿尔瓦雷斯龙类恐龙如何演化出只有一个手指的手。

“这些化石记录是对解剖学特征演化方式的最好展示。”本文合作者、美国乔治华盛顿大学教授詹姆斯·克拉克说:“就像演化生物学经常提及的其他范例,比如‘马化石序列’,这类恐龙展示了一个演化支系上的生物是如何随着时间而改变它们的生态位,从食肉转变到食虫的。”

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徐星解释,四足动物在演化过程中曾多次出现手指或脚趾数目减少的情况,比如马化石系列就显示了马是怎么从多个脚趾演化到如今一个脚趾的。有趣的是,科学家们在阿尔瓦雷斯龙类上也发现了这种情况:阿尔瓦雷斯龙类恐龙是兽脚类恐龙,它们的外形极为奇异,有极短却非常强壮的前肢,每个前肢仅存一个特化的大型指爪,但头骨与后肢却和鸟类类似。这些奇怪的特征让科学家们对这类恐龙的系统发育学位置、生物地理演化史和生态位等问题极为迷惑,充满争议。

那么,阿尔瓦雷斯龙类到底是怎么逐渐把自己的手指丢失的?

阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图,展现了前肢的有趣的演化历程。(ViktoRadermacher绘)

徐星说:“从早期阿尔瓦雷斯龙类接近原始兽脚类的较长抓握型前肢,到前肢较长并拥有特化手爪的半爪龙和西域爪龙的前肢,再到晚期阿尔瓦雷斯龙类高度特化、缩短的功能性单指前肢,这种转变以渐进的方式持续了近五千万年。”

徐星、美国乔治华盛顿大学教授詹姆斯:克拉克和内蒙古龙昊地质古生物研究所教授谭琳共同领导的联合考察队,于2005年在中国新疆准噶尔盆地发现了西域爪龙,并于2009年在中国内蒙古自治区西北部地区发现了半爪龙。

兽脚类恐龙基本都是食肉恐龙,如霸王龙、迅猛龙等,但阿尔瓦雷斯龙类恐龙却是“食虫”的。研究合作者、南非金山大学的乔尼尔博士说:“它们像恐龙里面的土豚和食蚁兽。”

文章的合作者、南非金山大学的乔尼尔博士认为,这种演化或许与其食物的变化有关。“它们具有强壮的各长着大爪子的手部,但上下颌却非常纤弱,就像恐龙里面的土豚和食蚁兽。”早期的阿尔瓦雷斯龙类具有典型的肉食型牙齿和更利于抓握猎物的手部,只有晚期的阿尔瓦雷斯龙类才演化出了巨大的单爪,这些大爪子很有可能是用来挖掘破坏朽木和蚁穴,吃食内部的蚂蚁或者白蚁。

有趣的是,早期的阿尔瓦雷斯龙类具有典型的肉食型牙齿和更利于抓握猎物的手部,而晚期类群演化出了巨大的单爪,这些大爪子很有可能用来挖掘破坏朽木和蚁穴并且吃食内部的蚂蚁或者白蚁。半爪龙和西域爪龙的化石,则恰好展示了这类恐龙逐渐适应新食物的过程。

西域爪龙于2005年发现于中国新疆的准噶尔盆地,半爪龙于2009年发现于中国内蒙古自治区西北部地区。“新发现显示,阿尔瓦雷斯龙类很可能在亚洲起源后迁徙到其他大陆的,这不同于传统观点,即这一类群在泛大陆解体过程中分别在南方大陆和北方大陆进行了独立演化。”徐星说。

解决争议的关键就是早期的、尚未完全特化的阿尔瓦雷斯龙类化石,但古生物学家一直没找到阿尔瓦雷斯龙类化石原始类群和进步类群之间的中间类型,不知道这样的变化是怎样发生的。

手指或脚趾数目的减少,在四足动物演化历程中出现过很多次。其中最著名的例子就是北美洲的“马化石序列”。这是一系列从原始类群到进步类群的马类化石,它们揭示了马类演化中四肢指/趾逐渐减少到1个的过程。

它们属于兽脚类恐龙中最为奇异的一个类群——阿尔瓦雷斯龙类恐龙家族,有着醒目的大爪子、短胳膊,体型“迷你”,甚至不到1米长。在时间尺度上,这两种恐龙生活在早白垩世,介于早期和晚期阿尔瓦雷斯龙类之间。

本报北京8月26日电 记者齐芳从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉,该所研究员徐星领导的国际研究团队24日在学术期刊《当代生物学》上发表最新研究成果:他们在中国发现了两种新的恐龙:乌拉特半爪龙(Bannykuswulatensis)和彭氏西域爪龙(Xiyunykuspengi),让科学家对阿尔瓦雷斯龙类手指“消失”之谜的理解更加深入了。

■本报记者 丁佳

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科学家们此次报告的两种恐龙——2005年发现于新疆准噶尔盆地的西域爪龙和2009年发现于内蒙古自治区西北部地区的半爪龙,正好填补了原始类群与进步类群之间九千年的演化空白。

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