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2018年国家科学技术奖提名公示
2018-01-02 | 编辑: | 【

  根据《国家科学技术奖励工作办公室关于2018年度国家科学技术奖提名工作的通知》(国科奖字〔201744号)的要求,中科院经遴选推荐我所主要完成的“鸟类起源若干关键问题的研究”作为国家自然科学奖候选项目 

  现对拟提名对象进行公示(公网),公示期为7个自然日(201813日至2018110日)。 

  公示期间,对公示的拟提名对象如有不同意见,请以书面形式,实名向我所科技处反映。反映情况须客观真实,并提供有效的联系方式。 

    

    

                                      中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

                                                 201813     

  公示内容如下: 

  项目名称:鸟类起源若干关键问题的研究 

  提名者及提名意见:中国科学院 

  生命演化历史的研究不仅具有重要的科学意义,还具有重要的哲学和社会意义。“鸟类起源若干关键问题的研究”项目针对地球生命演化历史中的一次主要演化事件,即陆地恐龙如何演化成飞行鸟类这一重要演化事件,展开以古生物学为主,多学科交叉的研究,在这一研究方向的若干重要难题上取得重大进展。一系列重要化石的发现以及研究建立和完善了鸟类起源的时间和系统框架,形态学工作为陆栖恐龙到飞行鸟类的骨骼系统转化提供了重要信息,有关羽毛起源和早期演化的研究填补了羽毛演化研究的空白领域,开创了新的研究方向,有关鸟类手指同源等研究促进了一些长期争论问题的解决,这些研究工作推动了鸟类起源若干关键问题的解决,让鸟类起源成为主要生物演化事件当中证据链最全的演化事件之一,推动了多学科交叉。鸟类起源研究被美国《科学》杂志列为2014年度世界十大科学突破,研究成果被国内外出版的各类教材和书籍引用和介绍,项目产生的积极影响极大提高了中国科学在国际上的声誉,衍生的科普作品影响了公众,尤其是教育了数以百万计的青少年,产生了良好的社会效益。 

  项目简介:“鸟类是如何起源的?”一直以来是古生物学和演化生物学的热点方向,原因不仅在于其代表一个主要演化事件,而且在于它和达尔文演化理论的发展密切相关。《物种起源》出版两年后,在德国索伦霍芬发现了始祖鸟化石,其具有介于爬行动物和鸟类两大类群之间的过渡形态,为达尔文的演化理论提供了最直接的支持。基于始祖鸟和发现于同一地区的美颌龙的相似性,英国学者托马斯·赫胥黎于1868年提出了鸟类起源于恐龙的假说。这一假说从上世纪70年代初开始,逐渐成为了学界主流假说,在过去30中,尤其得到了来自中国化石发现的有力支持。尽管如此,鸟类起源研究方向还有若干关键问题需要解决,其中包括恐龙向鸟类演化的时间框架和系统发育框架、鸟类主要特征的演化模式以及包括羽毛在内的鸟类重要结构和器官的演化。 

  本项目组通过开展系统的野外考察,发现和采集到一批重要化石,通过多学科交叉与融合的方式,在上述关键问题上取得了一系列突破:1)发现了近鸟龙和晓廷龙等多种侏罗纪似鸟类的恐龙,解决了有关鸟类起源的“时间悖论”问题,建立了恐龙向鸟类演化的时间框架,推动了系统发育和生态演化框架重建;2)通过结合古生物学资料和现代生物学研究成果,极大推动了鸟类重要器官结构的演化研究:基于恐龙和早期鸟类化石上保存的羽毛,在与羽毛起源相关的最原始羽毛的形态和系统分布、羽毛演化研究的空白方向—早期羽毛的发育以及早期羽毛的亚细胞结构(黑素体)的形态和恐龙体表颜色复原等研究方向,取得一系列突破;发现了大拇指退化的泥潭龙,结合其他恐龙化石资料和发育生物学资料,首次在古生物学中采用动态同源方法,推动了在生物结构同源性研究领域存在的一个经典悖论问题的解决,完善了鸟翼演化的研究;获取了鸟类生殖器官演化研究方向通常难以取得的信息,发现生殖器官一侧退化和缺失现象在早期鸟类中已经出现,复原了鸟类生殖演化的独特历史。201412月徐星、周忠和等应邀在《科学》杂志发表了有关鸟类起源研究的综述文章,通过对来自包括古生物学在内的多个学科新证据的综合分析,提出鸟类的主要特征,包括羽毛、飞行、快速生长模式以及独特的生殖方式和生理特征,经历了一个漫长而复杂的演化过程;特征演化呈现长期性、阶段性、非均一性和镶嵌性结合的复杂模式。项目组的研究成果不仅推动了有关鸟类起源若干关键问题的解决,还开辟了新的研究方向,引领了这一领域的研究。 

  项目组的许多成果都发表于《自然》和《科学》杂志等国际知名刊物上,包括2009-2014年期间发表的8篇代表性论文,这8篇论文的他引次数为600次(SCI他引次数550次),在引用率普遍较低的古生物学领域突出。项目成果还被国内外许多生物学和古生物学教科书以及其他专业书籍重点引用,入选英国普通教育证书考试大纲,入选2009年度的中国十大科技进展、2011年中国百篇最有影响力的国际学术论文、《科学》评选的2014年度世界十大科学突破以及其他一些重要评价体系。 

  客观评价: 

  本项目2009-2014年期间发表的8篇代表性论文SCI他引次数550次,在引用率普遍较低的古生物学领域突出;项目成果还多次为国内外教科书和其他专业书籍引用,反映了本项目成果在国际学术界的公认度;项目成果为世界主流媒体大幅报道,为世界范围内的科学普及做出了中国学者的贡献。  

  1、国内外学术界对本项目重要科学发现的评价 

  有关重要科学发现1的客观评价:在本项目代表性论文1同期配发于《自然》的评论文章中,Lawrence M. Witmer教授写道“来自中国侏罗纪地层的一件令人惊叹的带羽毛恐龙化石解决了(鸟类起源研究中长期存在的)‘时间悖论’问题,也增添了我们对羽毛和鸟类飞行起源争议问题的引人入胜的思考”;Gareth DykeGary Kaiser2011年出版的《Living Dinosaurs》一书中(5页)曾述及:“来自中侏罗世的近鸟龙比始祖鸟早了1000万年,使得始祖鸟不再是世界上已知最早的长羽毛动物”。 

  Lawrence M. Witmer2011Nature 475卷,458-459页)在有关代表性论文2的同期评论中称:“徐等报道了他们最新发现的一种类似始祖鸟的物种——郑氏晓廷龙,并重新梳理了似鸟恐龙的系统发育学关系,将始祖鸟推下了分类学‘神坛’,……,因此,我们对鸟类早期演化的许多认识需要重新考虑。”;Michael Balter在《科学》上发表的评论文章提到“我们现在需要去接受,始祖鸟可能真的不是鸟类”;Christian Foth(2014Nature511卷,79)曾述及:“长期以来,始祖鸟一直被作为鸟类演化历史中一个里程碑。然而,在过去的15年中,中国中晚侏罗世-早白垩世保存了羽毛的似鸟兽脚类和基干鸟类的发现,大大的提高和丰富了我们对于鸟类早期演化的认知,使得许多传统观念受到新的挑战。”;Santar Chatterjee在其专著《The Rise of Bird: 225 Million Years of Evolution》(2015年第二版,11页)这样评价:“近期在中国的化石发现里,来自中晚侏罗世的晓廷龙从根本上动摇了鸟类家族已有的谱系,使始祖鸟的鸟类始祖地位受到挑战……将始祖鸟移出鸟类家族而归属为恐爪龙类的这一观点受到了更近期一些研究的支持。” 

  《科学》在介绍2014年度世界十大科学突破时(2014Science346卷,1145页)这样评述:“演化生物学家们逐渐了解了恐龙到鸟这个惊人演化历程的模式以及速度。他们通过对二十余年来众多的化石发现,尤其在中国的发现的研究,揭示了鸟类的演化创新—独特的羽毛—反复的出现在了各种恐龙当中,时间上远超第一只鸟出现的时间”;Brusatte17Science355卷,792页)支持本项目代表性论文3的观点,认为“鸟类自1.5-1.7亿前从小型恐龙中演化而来,成为了宏演化教科书式的例子”。 

  有关重要科学发现2的客观评价: Lawrence M. Witmer 教授(2009Nature458卷,293-295页)在对本项目代表性论文4发表的同期评论中称:“孔子天宇龙的研究引发我们从一个全新的方向对羽毛起源进行探讨”。Paul SeldenJohn Nudds2012年出版的图书《Evolution of Fossil Ecosystems》(173页)中述及:“天宇龙的发现震惊了整个古生物界,因为它的身上居然长着长丝状的‘原始羽毛’,这就表明‘羽毛’起源于蜥臀类恐龙和鸟臀类恐龙分化之前,并且由这两个类群的早期成员继承并遗传下来”。 

  《科学》杂志刊登了 Richard Stone对代表性论文5的介绍文章,称“他们首次报道了具有黑色素的细胞器,在生存于距今一亿两千五百万年前的兽脚类恐龙中国鸟龙、中华龙鸟以及鸟类孔子鸟中发现了黑色素体”;20105月,代表性论文5的有关恐龙羽毛颜色成果被列入英国普通教育证书考试大纲GCSEMichael Benton 教授在其教科书《Vertebrate Palaeontology》(第4版)(278279页)中引用代表性论文56中有关羽毛演化的论点和插图。  

  Michael Benton 教授在教科书《Vertebrate Palaeontology》(第4版,283-284页)中引用本项目代表性论文7时称:“侏罗纪角鼻龙类泥潭龙第一指退化,意味着起作用的是第二、三、四指,像鸟类一样,这是一个非常令人吃惊的发现”。Gabe S. Bever 2011EVOLUTION & DEVELOPMENT13卷,270页)在文中专节评述泥潭龙的重要性,称“泥潭龙的发现对我们了解兽脚类恐龙的手指演化做出了重要的贡献” 。  

  Charles Deeming2015年出版的图书《Nests, Eggs, and Incubation: New Ideas about Avian Reproduction》(第9页)中对本项目代表性论文8评述道:“一些中生代鸟类……被认为体现了现生鸟类卵泡形态成熟发育模式的一个渐进演化过程,……郑等人提出这些中生代鸟类仅具有一个左侧功能性卵巢,这也是一个非常有趣的话题。 

  2、本项目重要科学发现获得国内外重要奖励和荣誉称号 

  2009年近鸟龙和泥潭龙等发现,入选《2009年中国十大科技进展新闻》、《2009年中国十大基础科学进展新闻》、《2009年度中国高等学校十大科技进展》、《2009年度十大地质科技进展》、美国《Science News》杂志2009年地球科学头条新闻;2011年晓廷龙的研究,入选《2011年中国百篇最有影响力的国际学术论文》、《Science》杂志评选的2011年度科学重大发现之一;2014年“鸟类起源研究”入选《科学》杂志评选的《2014年度世界十大科学突破》。 

  3、本项目对学科发展的推动作用 

  项目研究成果被国内外许多教材和专业书籍收录,包括一些在国际上被广泛推崇的教科书,如美国科学院院士Douglas Futuyma编著的《Evolution》和英国皇家学会院士Michael Benton编著的《Vertebrate Palaeontology》等。项目开展过程中形成了一支在国际上有重要影响、以中青年为骨干的学术队伍,为推动我国古生物学科和人才队伍建设做出了贡献。项目成果大量为国内外媒体报道,并为中央电视台和BBC等媒体多次制作为科普纪录片,对于科学普及和加强中国科学在世界上的影响起到了重要作用,也吸引了更多年轻人进入古生物学领域。 

  代表性论文专著目录: 

序号 

论文专著 

名称/刊名 

/作者 

影响因子 

年卷页码 

xxxx 

xx页) 

发表时间年月 日 

通讯作者 

第一作者 

国内作者 

SCI 

他引次数 

他引总次数 

知识产权是否归国内所有 

1 

A pre-Archaeopteryx troodontid from China with long feathers on the metatarsus/ Nature/ Dongyu Hu, Lianhai Hou, Lijun Zhang & Xing Xu 

  

40.137 

2009461640-643 

  

2009727 

胡东宇,徐星  

胡东宇 

胡东宇,侯连海,张立军,徐星 

133 

156 

 

2 

An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae/ Nature/Xing Xu, Hailu You, Kai Du & Fenglu Han 

  

40.137 

2011475465-470 

2011728 

徐星 

徐星 

徐星,尤海鲁,杜楷,韩凤禄 

90 

102 

 

3 

An integrative approach to understanding bird origins/ Science/ Xing Xu, Zhonghe Zhou, Robert Dudley, Susan Mackem, Cheng-Ming Chuong, Gregory M. Erickson, David J. Varricchio 

  

37.205 

20143461253293-11253293-10 

20141212 

徐星 

徐星 

徐星,周忠和 

35 

36 

 

4 

An Early Cretaceous heterodontosaurid dinosaur from the Early Cretaceous of China with filamentous integumentary structures/ Nature/Xiaoting Zheng, Hailu You, Xing Xu, & Zhiming Dong 

40.137 

2009458333-336 

2009128 

尤海鲁 

郑晓廷 

郑晓廷,尤海鲁,徐星,董枝明 

67 

70 

 

5 

Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds/Nature/Fucheng Zhang, Stuart L. Kearns, Patrick J. Orr, Michael J. Benton, Zhonghe Zhou, Diane Johnson, Xing Xu & Xiaolin Wang 

40.137 

20104631075-1078 

2010127 

周忠和,Michael J.Benton 

张福成 

张福成,周忠和,徐星,汪筱林 

68 

71 

 

6 

Exceptional dinosaur fossils show ontogenetic development of early feathers /Nature/Xing Xu, Xiaoting Zheng & Hailu You 

  

40.137 

20104641338-1341 

2010429 

徐星,郑晓廷 

徐星 

徐星,郑晓廷,尤海鲁 

48 

52 

 

7 

A Jurassic ceratosaur from China helps clarify avian digit homologies/Nature/ Xing Xu, James M. Clark, Jinyou Mo, Jonah Choiniere, Catherine A. Forster, Gregory M. Erickson, David W. E. Hone, Corwin Sullivan, David A. Eberth, Sterling Nesbitt, Qi Zhao, Rene Hernandez, Chengkai Jia, Fenglu Han & Yu Guo 

40.137 

2009259940-944 

2009618 

徐星 

徐星 

徐星,莫进尤,赵祺,贾程凯,韩凤禄,郭煜 

74 

77 

 

8 

Preservation of ovarian follicles reveals early evolution of avian reproductive behavior/Nature/ 

Xiaoting Zheng, Jingmai O’Connor, Fritz Huchzermeyer, Xiaoli Wang, Yan Wang, Min WangZhonghe Zhou 

40.137 

2013495507-511 

2013328 

周忠和,Jingmai O’Connor 

郑晓廷 

郑晓廷,王孝理,王岩,王敏,周忠和 

14 

14 

 

   

529 

578 

 

    

  主要完成人情况: 

姓名 

排名 

行政职务 

技术职称 

工作单位 

完成单位 

对本项目贡献 

徐星 

1 

 

研究员 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

整合古生物学和发育生物学等其他学科资料,揭示鸟类主要特征演化模式,尤其是在鸟类手部演化方向做出突出贡献,推动鸟类手指同源悖论这一经典问题的解决;发现重要化石标本,推动了恐龙-鸟类演化时间框架、系统发育和生态演化框架的重建,解决了“时间悖论”问题;在羽毛起源研究方向首次发现早期羽毛发育信息,推动更准确演化模型的建立。他与周忠和是项目研究框架和思路的两位主要设计人。 

  

周忠和 

2 

所长 

研究员 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

在中生代鸟类卵巢化石的确认以及分析在恐龙向鸟类演化过渡中的意义有主要贡献;在探讨恐龙和鸟类色素体的研究方面有较大贡献;此外,作为973项目的课题负责人,对项目的组织实施方面有一定贡献。 

张福成 

3 

 

教授 

临沂大学 

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 

设计、分析数据并组织实施中华龙鸟和中国鸟龙等两种恐龙,以及白垩纪鸟类——孔子鸟的微观结构研究:1)首次发现了恐龙及白垩纪鸟类的黑素体,2)首次从亚细胞水平为恐龙与鸟类羽毛的同源性提供了有力证据,3)首次为科学复原恐龙颜色提供了科学依据,4)为从微观层次研究羽毛的起源和演化开辟了新的途径,5)也为依靠电子显微镜技术、地球化学手段以及通过古生物学与生物、化学的学科交叉,研究早期动物及其环境探索了新的途径。 

郑晓廷 

4 

馆长 

教授 

临沂大学 

临沂大学 

作为项目的主要完成人,收集了项目研究所需的许多重要化石标本,这些化石标本为本项目的开展奠定了基础;在一些化石标本中发现了关键信息,并以此为基础提出和设计了相关研究课题,其中包括在中生代鸟类化石中首次发现卵泡结构的保存,相关工作推动了鸟类生殖系统演化的研究 

胡东宇 

5 

副院长 

教授 

沈阳师范大学 

沈阳师范大学 

代表性论文1的第一作者与通讯作者。重要科学发现点1的主要贡献者,解决了鸟类恐龙起源假说“时间悖论”问题,完善了恐龙-鸟类演化的时间框架。 

    

  完成人合作关系说明: 

  完成人徐星、周忠和、张福成均为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究人员,自上个世纪90年代开始,三人启动了在鸟类起源研究方向的工作。其中,有关辽西及邻近地区鸟类起源研究工作得到了多个研究课题支持,周忠和是课题负责人,徐星和张福成是课题骨干成员;有关新疆等中国西部地区的工作单独立项,徐星是课题负责人。徐星和周忠和一起发表了项目代表性论文3,张福成、周忠和与徐星一起发表了代表性论文5 

  2007年开始,徐星在鸟类起源研究方向与沈阳师范大学胡东宇开展合作,共同进行野外考察与实验室工作,并共同发表论文,其中包括项目代表性论文1。与此同时,徐星与周忠和、张福成一起开始了与临沂大学郑晓廷等人的合作,在有关鸟类起源研究方向做出了一系列成果,发表了一批重要学术论文,包括项目代表性论文468 

 

    知情同意证明:  

  

 

 

   

 
附件
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