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地球上第一個穿“羽絨服”的竟是它
2019-01-06 07:55:24 來源: 科技日報
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本次研究的蛙嘴龍標本及4種毛發

  百科探秘

  在各種恐龍大片中,翼龍(Pterosaur)作為一種會飛的爬行動物,上鏡率很高。它們是恐龍的“旁係近親”,與恐龍一起生活在約2.3億至6600萬年前。以往的研究通常認為恐龍是最早具有羽毛狀結構的生物。

  但就在最近,南京大學教授姜寶玉領銜的科研團隊在兩塊蛙嘴龍(一種很小的翼龍)化石上發現,翼龍的毛發也具有羽毛狀結構,且其中許多類型的毛發結構和恐龍及鳥類的毛發結構相似。這將羽毛狀毛發結構的起源一下提前了約7000萬年,前移到2.5億年前的三疊紀早期。該結果發表在《自然-生態與演化》雜志上。

  翼龍身上發現4種毛發

  人們在將近200年前就已經發現翼龍體表覆蓋著一層毛發,但普遍認為這些毛發大概就像頭發一樣是簡單的單根結構,並且與恐龍毛發以及鳥類的羽毛起源和結構都不同。“大家都認為翼龍有毛發,但它的毛發具體是什麼結構,是和人的頭發一樣呢?還是和鳥類的羽毛一樣呢?這些問題沒有人進行過深入研究。”姜寶玉對此抱有一些疑惑。

  “中國地質科學院地質研究所保存著一塊具有毛發結構的翼龍標本,2015年我們在內蒙古寧城縣道虎溝地區進行野外調查時又發現了一塊。當時化石上面還能清晰地看到毛發,我們就很興奮地立馬帶回來做研究。”姜寶玉説,“化石復原出來是一只骨骼還未發育成熟的翼龍幼體,翼展大概45厘米長,和一只鴿子差不多大。這兩只翼龍都來自中國侏羅紀中晚期(約1.65—1.6億年前)的燕遼生物群,都屬于短尾、闊嘴的蛙嘴龍類。”姜寶玉的博士生楊子瀟把之前粘好的化石拆分開,一塊一塊放在掃描電鏡下仔細觀察,同時和保存在中國地質科學院地質研究所的翼龍化石作對比,花了大概一年半的時間才發現了翼龍毛發的分形態和超微結構,並根據它的親緣性分析確定了這種毛發結構和羽毛是同源的。

  姜寶玉的團隊在翼龍身體上共發現了4種毛發,它們結構各不相同。第一種是中空的單絲狀毛發,類似“頭發”,分布在幾乎全身各部位;第二種是刷子狀的,根部是一個長軸,頂端有許多輻射狀的分岔,大多分布在頸部、前肢近端、腳掌和尾巴近端的部分;第三種比較直,有個明顯的主軸,但在中段有些小分岔,分布在頜部;最後一種是從根部就開始分岔,呈絨毛狀,分布在翅膀位置。這4種結構的毛發之前只發現于恐龍的兩個主要類群——植食性的鳥臀類(Ornithischians)和獸腳類(Theropods)(其中一支演化成為鳥類)。楊子瀟説:“借助高倍顯微鏡仔細觀察化石的各個角落,我們發現所有4種毛發在翼龍身上都保存了可觀的數量。”這一發現改變了人們對翼龍只有單一毛發的刻板印象。

  新發現使羽毛起源一路前移

  長久以來,羽毛一直被當成鳥類的專利。上世紀90年代以來,中國遼西發現了大量保存精美的帶毛恐龍化石,羽毛不再是鳥類的專利,而是源自于其獸腳類恐龍祖先。在後續的研究中,在一些小型鳥臀類恐龍如鸚鵡嘴龍(Psittacosaurus)、天羽龍(Tianyulong)以及庫林達奔龍(Kulindadromeus)身上也都發現了羽毛,因此羽毛演化的可能起源就隨之擴展到整個恐龍類群之中。

  本次研究所發現的4種毛發中,第三種中部有分岔的結構只有現生鳥類才有,其他3種在恐龍身上都有,而且其外部形態以及內部結構都與恐龍的許多類群非常相似。姜寶玉分析説:“這些證據表明,翼龍的毛發很可能與恐龍的毛發有著相同的起源,羽毛結構起源起碼要追溯到它們共同的祖先。鑒于化石不能用DNA測序的方法,我們只能用生物學常用的性狀分析,把數百種形態性狀進行編輯,然後通過計算機計算進行推導。最後我們發現恐龍和翼龍的共同祖先是大約在2.5億年前的鳥跖類(Avemetatarsalia)。”這樣的話,羽毛結構起源就從鳥類、獸腳類恐龍、恐龍類一路往前移動到由恐龍和翼龍組成的鳥跖類了。

  有關翼龍的化石早就存在,但是直到現在它的羽毛結構才被發現,究其原因,姜寶玉説:“一方面是燕遼生物群的羽毛都保存得特別好。另一方面是現在科技的進步給我們提供了很多先進的儀器。比如以前受儀器限制,在化石上面微米尺度的生物結構就被簡單認定為微生物結構,直到2008年才被證明是保存下來的色素體。現在透射電鏡、掃描電鏡、同步輻射等先進儀器給我們的研究提供了很大的幫助。”(實習生 呂 迪 記者 張 曄)

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【糾錯】 責任編輯: 邱麗芳
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