💡这项突破是什么?
填补“假想空白”:尾椎减少比尾综骨愈合出现得更早
长期以来,发育生物学研究提出一种假说:现代鸟类尾巴的缩短,可能仅仅源于少数几个基因位点的突变。基于这一理论,学界曾普遍认为,在演化史上可能根本不存在“尾巴变短了、但还没有愈合尾综骨”的过渡物种。而此前的化石记录似乎也支持这一假说:最早具有尾综骨的鸟类(政和八闽鸟)突然出现在侏罗纪晚期,恰逢鸟类起源之初,此时的其他鸟类和其恐龙近亲都还保留了长尾巴。
不虞政和鸟的出现,打破了这一固有认知,精准填补了这一演化史上的“假想空白”。不虞政和鸟的尾部仅由15块变短的尾椎组成,且其末端并没有愈合成为尾综骨。相比之下,其他长尾鸟类(如始祖鸟和热河鸟)的尾椎数目超过23块,而和鸟类关系更近的多数兽脚类恐龙,其尾椎数目超过30块,且他们的尾巴也都接近甚至超过身体的长度。研究人员通过比较分支系统学追溯尾巴在恐龙——鸟类转变时的演化变化,发现不虞政和鸟是目前已知尾巴相对最短的长尾副鸟类(副鸟类包括鸟类包括鸟类、驰龙类、和伤齿龙类)。这有力地证明了:在鸟类尾部的演化历史中,“尾椎数量的减少和变短”发生在“尾椎愈合(形成尾综骨)”之前。这种“分步走“的演化模式,弥补了鸟类尾部演化“缺失的一块拼图”(图3)。这种缩短且没有过度僵化的短尾巴,能够有效减轻体重,使身体重心和升力中心向前移动;同时,较少的尾椎关节提升了尾部的刚性,更利于飞行控制;较短的力臂也让政和鸟能更轻松地操控尾羽,从而获得了比始祖鸟等更好的飞行稳定性和机动性。
刷新纪录:已知体型最小的长尾副鸟类
除了改写尾部演化史,不虞政和鸟还创下了一项新的世界纪录:它是目前世界上已知体型最小的长尾副鸟类(图4)。不虞政和鸟的体重仅有74—163克(接近玄凤鹦鹉),体长约20 cm,其股骨长度仅为此前已知最小恐龙“赵氏小盗龙”的63%,比近年报道的芝加哥始祖鸟标本还要小上10%。“体型小型化”是恐龙飞向蓝天的核心驱动力之一。政和鸟如此小巧的身躯,意味着部分鸟翼类在演化初期的体型缩小速度比我们想象的要快得多,这无疑是它们对探索树栖、飞行等全新生态位的一次尝试。
政和动物:侏罗纪末期的“百鸟争鸣”
不虞政和鸟是在政和动物群中发现的第四种鸟翼类。此前,研究团队相继报道了奇异福建龙、政和八闽鸟,以及一件单独的鸟类叉骨。政和鸟并没有表现出特别适应陆栖或树栖的形态特征,很可能是广适性的。在同一时期、同一地区,政和鸟(短尾、个体小、广适性)、福建龙(长尾、长腿、陆栖)与八闽鸟(愈合的尾综骨)展现出了截然不同的身体结构、体型大小和生态分异。这种高度的形态分异清晰地显示:在侏罗纪末期,鸟类就已经经历了一次辐射演化,展现出了极为丰富的生态类型。
Science Advances论文作者包括古脊椎所的董丽萍、徐星、张驰、周忠和,以及福建地科院的邓克、徐立明、林敏、杜红岗、林淦旻、陈润生。参与野外考察的还包括古脊椎所的李岩、冯文清、苗嵩、冯久桐、张嘉良、赵向东,以及福建地科院的林虓、周国武、王林昌。
该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金、基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”、 福建省自然资源厅“闽西地区晚中生代盆地地质遗迹及古生物化石资源调查”和“福建重点古生物化石产地评价评级及保护现状调查”,和福建省地质矿产勘查开发局“政和大溪古生物资源调查、发掘及研究”的资助。
文章链接:http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb5202

图1: 古脊椎所和福建地科院联合考察队发现不虞政和鸟正型标本(前排左起:林淦旻,王敏,李岩,冯文清,杜红岗,刘豪,李宝贵。后排左起:何文兴,林虓,张嘉良,苗嵩,黄有用,黄华,黄有旺,黄代和,黄代栋,陈官明,冯久桐)

图2: 不虞政和鸟正型标本和骨骼复原图(和“小虞”卡通复原图)(王敏供图)

图3: 中生代兽脚类恐龙(包括鸟类)后肢形态多样性比较(王敏供图)

图4: 中生代兽脚类恐龙(包括鸟类)演化树,以及尾骨和体型大小的演化(王敏供图)

图5:不虞政和鸟(前)和奇异福建龙(后)生态复原图(张宗达绘制)



