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科學家提新假說 鳥類起源問題獲重大突破

來源:人民網-科技頻道

 

泥潭龍複原圖

人民網北京6月18日電(記者趙永新)由中科學院古脊所徐星研究員領導的一個國際研究小組,在最新出版的英國《自然》雜志上提出了關于鳥類手指同源問題的新假說,有望消除古生物學資料和現代發育學資料關于此問題産生的矛盾。

據徐星介紹,鳥類手指同源問題長期困擾著古生物學家關于鳥類起源的研究,也是進化生物學研究領域最具爭議性的問題之一。化石材料顯示,鳥類的祖先恐龍具有5個手指,在向鳥類的演化過程中,它們的兩個外側兩指(相當于人類的無名指和小拇指)首先退化並消失,最終形成鳥類的具有3個手指的手部。但是,現代發育生物學研究卻表明鳥類保留了中間三指,也就是說在鳥類演化過程中,最外側和最內側的兩個手指(相當于人類的大拇指和小拇指)退化消失了。這樣,古生物學資料和現代發育學資料在鳥類手指同源問題上産生了沖突,這一沖突成爲少數學者反對“鳥類恐龍起源”假說最有力的證據。此前,古生物學家和發育生物學家提出了各種假說,試圖消除這一矛盾,但這些假說都存在著明顯的缺陷。

徐星研究員領導的一個國際研究小組最近在我國新疆准噶爾盆地的侏羅紀地層中發現了一種奇特的恐龍。這種被徐星等人命名爲泥潭龍的小型恐龍屬于獸腳類恐龍的一個分支:角鼻龍類。泥潭龍是角鼻龍類這類分異度很高的恐龍類群中最古老、最原始的成員之一,它沒有其他角鼻龍類恐龍頭部通常具有的脊或者角。非常奇特的是,泥潭龍沒有牙齒,但卻有一個像鳥類一樣的用來切割植物的喙,它還具有常見于植食性恐龍當中的胃石。這表明,泥潭龍代表多數成員爲肉食性動物的獸腳類大家族當中的一個植食性成員,就像今天的大熊貓。這一發現顯示獸腳類恐龍早在距今大約1.6億年前就有了明顯的生態分異。

最令研究者感到興奮的,是泥潭龍不同尋常的手部結構。像很多其它早期獸腳類恐龍一樣,泥潭龍保存了四個手指,但是其第一指卻嚴重退化了,第二指非常發育。這顯示了一種與其它早期獸腳類恐龍完全不同的手指退化模式。徐星和他的合作者認爲,這表明獸腳類的手指退化模式要遠比過去認爲的複雜。他們重新觀察和分析了獸腳類恐龍的手部結構,發現許多獸腳類恐龍的手部特征其實也暗示著一種複雜的退化模式。綜合新的古生物學資料和現代發育學資料,他們提出了一種“外側轉移”假說來解釋恐龍手指的演化:最早期獸腳類恐龍退化了最外側的手指(第五指),但隨後伴隨著恐龍獵食行爲的變化,第一指(最內側的手指)也退化消失了,這樣具有三個手指的僵尾龍類(包括著名的躍龍以及伶盜龍)實際上保留了中間的三個手指,但由于發育機制的變化,同源異型轉化造成了中間三個手指發育成內側三個手指(也就是第一指至第三指)的形態。也就是說,包括鳥類在內的具有三個手指的僵尾龍類所保存的三個手指頭其實是第二、三、四指,改變了關于僵尾龍類保存了第一、二、三指的傳統觀念。這樣,存在于古生物學和發育學資料之間的矛盾就消除了。

徐星和他的合作者進一步分析了現代發育學資料,認爲“外側轉移”假說能夠用現代發育學機制進行解釋。徐星和他的合作者還首次在古生物研究中采用了動態同源檢測的方法。動態同源檢測是一種用于基于分子生物學資料進行系統發育分析的方法,通過這一方法,他們爲外側轉移假說提供了更多的支持。

徐星研究員介紹說,有關鳥類起源的研究需要包括古生物學、現代發育生物學等多學科的整合研究,這樣,我們才能有望全面地了解這一重要的演化事件。近年來,徐星的研究小組在羽毛和翅膀等重要結構的演化研究方向多次嘗試結合古生物學和現代發育生物學資料,取得了一批重要成果。

參與這項研究的研究人員來自中國、美國、加拿大、英國和墨西哥等多個國家。

 

發布時間:2009/6/21 2:11:00

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