羽毛早期演化研究方向取得重要進(jìn)展
不詳 ?佚名 ? 2009年02月01日 ? ?科學(xué)前沿
作為進(jìn)化生物學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，羽毛的起源和演化一直得到科學(xué)家們的關(guān)注與研究。近日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星研究員、山東天宇自然博物館鄭曉廷館長(zhǎng)和中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院的尤海魯研究員經(jīng)過(guò)共同合作研究，在獸腳類恐龍標(biāo)本身體上發(fā)現(xiàn)了最原始的羽毛形態(tài)，并對(duì)這種原始羽毛的發(fā)育模式和功能進(jìn)行了推測(cè)。這一研究成果是在羽毛早期演化研究領(lǐng)域取得的一個(gè)重要進(jìn)展。
據(jù)了解，該項(xiàng)研究主要是基于山東天宇自然博物館收藏的產(chǎn)自我國(guó)遼寧西部白堊紀(jì)早期熱河群當(dāng)中的一件恐龍化石標(biāo)本。研究者們?cè)谶@件被鑒定為北票龍的一種鐮刀龍類獸腳類恐龍標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)了一種形態(tài)非常奇特的原始羽毛。過(guò)去在熱河群中發(fā)現(xiàn)的帶羽毛的恐龍化石上保存了形態(tài)各異的多種羽毛，但全部都是由纖細(xì)的絲狀結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合體，這些形態(tài)和發(fā)育學(xué)模型推測(cè)的羽毛演化的相對(duì)高級(jí)階段吻合，但在這些化石標(biāo)本上一直沒有發(fā)現(xiàn)發(fā)育模型推測(cè)的最原始的羽毛形態(tài)：一種類似毛發(fā)的單根的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。研究者們發(fā)現(xiàn)這件北票龍標(biāo)本的頭部、頸部和軀干部分長(zhǎng)有一種非常僵硬、細(xì)長(zhǎng)帶狀的原始羽毛。他們隨后又在中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所收藏的另外一件北票龍標(biāo)本的尾部發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)構(gòu)。雖然這種相對(duì)扁平的結(jié)構(gòu)與發(fā)育學(xué)模型預(yù)測(cè)的最原始的管狀羽毛有一定差異，但研究者們注意到這種結(jié)構(gòu)和最原始的羽毛一樣，都是由單根細(xì)絲組成的，不同于更高級(jí)階段的由多根細(xì)絲組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。研究者推測(cè)，這種結(jié)構(gòu)代表最原始羽毛的一種變異形態(tài)，使得基于化石研究的羽毛形態(tài)能夠完全對(duì)應(yīng)于基于發(fā)育學(xué)模型推測(cè)的羽毛形態(tài)，從而完善了我們有關(guān)羽毛起源和早期演化的知識(shí)。
中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的徐星研究員告訴記者，羽毛的起源和演化是進(jìn)化生物學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)在我國(guó)中生代中晚期形成的地層中發(fā)現(xiàn)的帶羽毛的恐龍化石為研究羽毛的起源和早期研究提供了大量信息，極大促進(jìn)了我們?cè)谶@一研究方向的進(jìn)展。隨著研究的深入，古生物學(xué)者們?cè)谘芯炕幕A(chǔ)上，開始更多地借鑒包括分子生物學(xué)在內(nèi)的現(xiàn)代生物學(xué)的資料來(lái)研究一些重要的演化問(wèn)題。分子生物學(xué)的研究顯示復(fù)雜羽毛最初可能是通過(guò)單根細(xì)絲組合而形成的復(fù)合體，羽毛胚胎發(fā)育研究也顯示細(xì)絲可能源自管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的羽枝脊。在此次研究中，研究者們推測(cè)北票龍身體的這種扁平的單根羽毛可能形成于一種扁平的管狀結(jié)構(gòu)，在發(fā)育過(guò)程中，這種管狀結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生分化，直接形成了扁平的單體結(jié)構(gòu)，而如果管狀結(jié)構(gòu)的羽枝脊發(fā)生了分化，就可能形成了由多根細(xì)絲形成的復(fù)合體，對(duì)應(yīng)于羽毛演化的相對(duì)高級(jí)階段。
基于這種原始羽毛的形態(tài)和在動(dòng)物身體上的分布位置，研究者們推測(cè)它可能代表一種展示機(jī)構(gòu)，用于吸引異性或者其他種間的交流。如果這種推論是正確的，羽毛的展示功能將代表羽毛最早具有的功能之一，應(yīng)該出現(xiàn)在飛行功能之前。這一推測(cè)也得到了近年來(lái)其他一些發(fā)現(xiàn)的支持。
徐星研究員還介紹說(shuō)，這種單根的相對(duì)僵硬的絲狀皮膚衍生結(jié)構(gòu)還發(fā)現(xiàn)于其他一些初龍類動(dòng)物身體上，比如一些鳥臀類恐龍和翼龍身體上。如果這種結(jié)構(gòu)在這些類群中的同源性能夠得到證實(shí)，那么從現(xiàn)有的化石證據(jù)推測(cè)，最早的羽毛有可能出現(xiàn)在三疊紀(jì)中期甚至更早，這將為未來(lái)羽毛演化的研究打開一個(gè)非常廣闊的空間。
據(jù)了解，該項(xiàng)研究主要是基于山東天宇自然博物館收藏的產(chǎn)自我國(guó)遼寧西部白堊紀(jì)早期熱河群當(dāng)中的一件恐龍化石標(biāo)本。研究者們?cè)谶@件被鑒定為北票龍的一種鐮刀龍類獸腳類恐龍標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)了一種形態(tài)非常奇特的原始羽毛。過(guò)去在熱河群中發(fā)現(xiàn)的帶羽毛的恐龍化石上保存了形態(tài)各異的多種羽毛，但全部都是由纖細(xì)的絲狀結(jié)構(gòu)形成的復(fù)合體，這些形態(tài)和發(fā)育學(xué)模型推測(cè)的羽毛演化的相對(duì)高級(jí)階段吻合，但在這些化石標(biāo)本上一直沒有發(fā)現(xiàn)發(fā)育模型推測(cè)的最原始的羽毛形態(tài)：一種類似毛發(fā)的單根的細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。研究者們發(fā)現(xiàn)這件北票龍標(biāo)本的頭部、頸部和軀干部分長(zhǎng)有一種非常僵硬、細(xì)長(zhǎng)帶狀的原始羽毛。他們隨后又在中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所收藏的另外一件北票龍標(biāo)本的尾部發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)構(gòu)。雖然這種相對(duì)扁平的結(jié)構(gòu)與發(fā)育學(xué)模型預(yù)測(cè)的最原始的管狀羽毛有一定差異，但研究者們注意到這種結(jié)構(gòu)和最原始的羽毛一樣，都是由單根細(xì)絲組成的，不同于更高級(jí)階段的由多根細(xì)絲組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。研究者推測(cè)，這種結(jié)構(gòu)代表最原始羽毛的一種變異形態(tài)，使得基于化石研究的羽毛形態(tài)能夠完全對(duì)應(yīng)于基于發(fā)育學(xué)模型推測(cè)的羽毛形態(tài)，從而完善了我們有關(guān)羽毛起源和早期演化的知識(shí)。
中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的徐星研究員告訴記者，羽毛的起源和演化是進(jìn)化生物學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)在我國(guó)中生代中晚期形成的地層中發(fā)現(xiàn)的帶羽毛的恐龍化石為研究羽毛的起源和早期研究提供了大量信息，極大促進(jìn)了我們?cè)谶@一研究方向的進(jìn)展。隨著研究的深入，古生物學(xué)者們?cè)谘芯炕幕A(chǔ)上，開始更多地借鑒包括分子生物學(xué)在內(nèi)的現(xiàn)代生物學(xué)的資料來(lái)研究一些重要的演化問(wèn)題。分子生物學(xué)的研究顯示復(fù)雜羽毛最初可能是通過(guò)單根細(xì)絲組合而形成的復(fù)合體，羽毛胚胎發(fā)育研究也顯示細(xì)絲可能源自管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的羽枝脊。在此次研究中，研究者們推測(cè)北票龍身體的這種扁平的單根羽毛可能形成于一種扁平的管狀結(jié)構(gòu)，在發(fā)育過(guò)程中，這種管狀結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生分化，直接形成了扁平的單體結(jié)構(gòu)，而如果管狀結(jié)構(gòu)的羽枝脊發(fā)生了分化，就可能形成了由多根細(xì)絲形成的復(fù)合體，對(duì)應(yīng)于羽毛演化的相對(duì)高級(jí)階段。
基于這種原始羽毛的形態(tài)和在動(dòng)物身體上的分布位置，研究者們推測(cè)它可能代表一種展示機(jī)構(gòu)，用于吸引異性或者其他種間的交流。如果這種推論是正確的，羽毛的展示功能將代表羽毛最早具有的功能之一，應(yīng)該出現(xiàn)在飛行功能之前。這一推測(cè)也得到了近年來(lái)其他一些發(fā)現(xiàn)的支持。
徐星研究員還介紹說(shuō)，這種單根的相對(duì)僵硬的絲狀皮膚衍生結(jié)構(gòu)還發(fā)現(xiàn)于其他一些初龍類動(dòng)物身體上，比如一些鳥臀類恐龍和翼龍身體上。如果這種結(jié)構(gòu)在這些類群中的同源性能夠得到證實(shí)，那么從現(xiàn)有的化石證據(jù)推測(cè)，最早的羽毛有可能出現(xiàn)在三疊紀(jì)中期甚至更早，這將為未來(lái)羽毛演化的研究打開一個(gè)非常廣闊的空間。
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