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古脊椎所对原始鸟类个体发育的研究取得进展
2016-02-05 | 编辑: | 【

  201623日出版的英国《系统古生物学》(Journal of Systematic Paleontology)上,发表了中国科学院古脊椎与古人类研究所王敏和周忠和有关原始鸟类个体发育的研究成果。 

  研究者对一件新发现的匙吻古喙鸟(Archaeorhynchus spathula)标本进行了骨组织学和形态学研究。近期支序形态学的研究表明,古喙鸟是最原始的今鸟型类,所有现生鸟类就是从今鸟型类中演化而来的。然而,此前所报道的三件古喙鸟化石均属于幼年(或亚成年)个体。在脊椎动物的发育过程中,幼年个体往往呈现出原始的性状。古喙鸟相对原始的系统发育位置有没有可能是受到个体发育的影响呢?对古喙鸟的亚成年和成年个体的比较表明,除了胸骨形态以外,其它形态特征完全相同,表明古喙鸟的形态特征在个体发育早期就已经成熟,进一步确认古喙鸟的系统发育位置并未受到个体发育的影响。新标本的胸骨保存完整,其形态与亚成年个体胸骨的区别,提供了在原始今鸟型类中有关胸骨发育的信息。 

  此前,很多学者认为跗蹠骨的愈合在今鸟型类中是由远端开始,而反鸟类则是从近端开始,并据此驳斥今鸟型类和反鸟类具有较近的亲缘关系。然而古喙鸟新标本却显示出其跗蹠骨仅在近端愈合,而远端没有愈合。这一现象在更原始的鸟类,如孔子鸟和会鸟中常见,说明近端先愈合代表的是原始性状,因此并不能作为驳斥今鸟型类和反鸟类互为姐妹群的依据。有趣的是,发育生物学的研究表明,跗蹠骨的愈合在现生鸟类中是从中端开始,并向近端和远端扩展,且远端愈合早于近端(图2)。结合化石和发育生物学的结果,说明在鸟类的演化过程中,跗蹠骨的愈合中心和顺序发生过变化;古喙鸟的发现,再次强调了化石能够为讨论个体发育提供关键信息。 

  研究者对这件成年个体的古喙鸟进行了骨组织学的研究。其长骨骨璧主要是由平行纤维骨构成,发育内环和外环骨板,并且具有三条生长停滞线。上述骨组织结构,反映了一种慢速,并发生多次生长停滞的个体生长模式,表明古喙鸟至少需要三年的时间才能达到成年。这与反鸟类,始祖鸟和热河鸟相同。然而,晚白垩世一些更为进步的今鸟类已经能够像现生鸟类那样,快速而连续的生长,在不到一年的时间就达到成年。 

  古喙鸟新标本的发现,表明在今鸟型类和反鸟类共同演化的6500万年历史中,今鸟型类由缓慢且多次间断的生长模式演化出快速而连续的模式,然而反鸟类却始终保持了原始的、缓慢且多次间断的个体生长模式。较快的生长模式能够使个体在较短的时间内迅速长大,获得成熟的运动能力,有利于躲避灾害。因此,反鸟类和今鸟型类在个体发育模式演化的分异,有可能是两个类群在白垩纪生物大灭绝中发生不同响应的众多因素之一。  

  该项研究得到了中国科学院青年创新促进会,科技部973项目,国家自然科学基金,现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题基金等项目的支持。 

 

1. 匙吻古喙鸟胸骨骨化模式图(蓝色:软骨;红色:硬骨)(王敏供图) 

 

2. 原始鸟类和现生鸟类跗蹠骨愈合示意图(王敏供图) 

  

3. 匙吻古喙鸟成年个体骨组织切片图(王敏供图) 

  

4. 胸骨和跗蹠骨形态在原始鸟类的演化(王敏供图) 

 
附件
◎ 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所
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