在恐龙时代隐藏的多样性揭示了高的,镰刀状的喙的早期鸟类

Falcatakely景观图

插图描绘了马达加斯加白垩纪晚期非鸟类恐龙和其他生物中的早期鸟类镰状龙。信贷:马克Witton

白垩纪罕见化石开启了鸟类进化故事的新篇章。

  • 一个新的鸟类化石帮助科学家更好地理解复杂解剖结构的趋同进化,并为现代鸟类的先祖面部和喙形的进化提供了新的见解。
  • 这种新发现的鸟被命名为Falcatakely,是拉丁文和马达加斯加语单词的组合,灵感来自于它的喙的小尺寸和镰刀状形状,后者代表了一种全新的面部形状中生代鸟类。
  • 显微ct扫描、数字重建和快速3D打印等尖端技术使科学家能够揭示详细的解剖特征,从而有助于理解鸟类的进化。

一个白垩纪在那个年代,来自马达加斯加的乌鸦大小的鸟挥舞着巨大的刃状喙在空中切割,这为研究中生代现代鸟类的前身的脸和喙形的进化提供了重要的见解。由俄亥俄大学传统骨科医学院教授帕特里克·奥康纳博士领导的一个国际研究小组今天在《自然》杂志上宣布了这一发现。

鸟类在形成我们对生物进化的理解方面发挥了关键作用。早在19世纪中期,查尔斯·达尔文对加拉帕戈斯群岛雀喙形状多样性的敏锐观察影响了他关于自然选择进化的论文。这一鸟类化石的发现为鸟类及其近亲的头骨和喙的进化增加了新的转折,表明进化可以通过不同的发展途径,在非常相近的动物中实现相似的头部形状。

这种新鸟被命名了Falcatakely这个词是拉丁语和马达加斯加语的组合词,灵感来自于小尺寸和镰刀状的喙,后者代表了中生代鸟类的一种全新的面部形状。我们从一个保存完好,几乎完整的头骨中了解到这个物种,这个头骨大约6800万年前埋在泥泞的泥石流中。鸟类骨骼在化石记录中很少见,因为它们的骨骼重量轻,体积小。鸟类头骨则更为罕见。Falcatakely是国家科学基金会资助的研究小组在马达加斯加发现的第二种白垩纪鸟类。

Falkatakely重建

艺术家重建了白垩纪晚期的对映鸟。信贷:马克Witton

这个精致的标本部分嵌在岩石中,这是由于构成头骨的复杂的轻骨阵列。虽然非常小,据估计头骨长度只有8.5厘米(~ 3英寸),但这一精美的保存揭示了许多重要的细节。举个例子,构成脸部侧面的一系列复杂的骨头沟槽表明,该动物一生中有一层广阔的角状覆盖物,或称喙。

“当这张脸开始从岩石中露出来的时候,我们知道它是非常特别的东西,如果不是完全独特的话,”俄亥俄大学解剖学和神经科学教授、这项研究的主要作者帕特里克·奥康纳(Patrick O’connor)说。“中生代鸟类有这么高,长脸是完全未知的,与Falcatakely这给我们提供了一个很好的机会,让我们重新考虑头部和喙的进化在进化为现代鸟类谱系中的观点。”

Falcatakely它属于一种已经灭绝的鸟类,叫对翅鸟,一种只在白垩纪时期和主要在亚洲发现的化石中发现的鸟类。特纳是石溪大学解剖科学副教授,也是这项研究的合著者,他说:“对翼鸟代表了早期鸟类的第一次巨大的多样化,和它们的非鸟类近亲,如迅猛龙和暴龙一起占领了生态系统。”“与始祖鸟等最早的鸟类不同,它们有着长长的尾巴和原始的头骨特征,而对映鸟则喜欢Falcatakely看起来会比较现代。”

生活的重建Falcatakely可能会让人觉得这是一只相对平凡的鸟。但进化的奥秘就在角质喙的下面。奥康纳和他的同事没能取出Falcatakely因为它们太脆弱了。相反,该研究团队采用了高分辨率显微计算机断层扫描技术(µCT)和广泛的数字建模,实际上从岩石中分离出了单个骨骼,而放大的3D打印数字模型对于重建头骨和与其他物种进行比较至关重要。

“这样的项目将比较解剖学、古生物学和工程/材料科学等学科联系起来。我们与俄亥俄大学创新中心的合作是这一过程的关键部分。”“能够看到每一块骨头的原型复制品,这为理解和重建这个标本奠定了基础。”随着研究的进展,很快就可以看出,骨头组成的脸部Falcatakely它们的组织结构与任何恐龙(无论是鸟类还是非鸟类)都截然不同,尽管它们的面部表面上与现存的许多现代鸟类类群相似。

所有现存的鸟类都以一种非常特殊的方式构建它们喙的骨架。它主要是由一块被称为前颌骨的增大的骨头形成的。相比之下,恐龙时代的大多数鸟类,比如标志性的始祖鸟,都有相对不特殊的吻,由一个小的前颌骨和一个大的上颌骨组成。令人惊讶的是,研究人员在Falcatakely但它的整体脸型让人联想到某些现代鸟类,它们的上喙又高又长,完全不同于中生代的任何物种。

Falcatakely通常情况下可能与现代鸟类的皮肤和喙相似,然而,面部的底层骨骼结构改变了我们对鸟类进化解剖学的了解,”奥康纳指出。“很明显,不同的面部骨骼发育方式导致了大体相似的最终目标,或者在这种情况下,相似的头部和喙形。”

为了探索这种类型的融合型解剖结构是如何进化的,奥康纳联系了前俄亥俄州博士生瑞安·费利斯博士,他是研究鸟类和其他恐龙头骨解剖学的专家。“我们发现,数千万年后,一些现代鸟类,如巨嘴鸟和犀鸟,进化出了非常相似的镰刀状喙Falcatakely。令人惊讶的是,这些血统虽然远亲关系甚远,却在相同的基本解剖结构上聚合在一起,”伦敦大学学院人体解剖学讲师Felice指出。Felice博士在2015年完成了他的生物科学博士学位,与O 'Connor一起研究鸟类的尾巴进化。之后,费利斯在伦敦自然历史博物馆完成了博士后研究工作,并于2018年开始在伦敦大学学院担任终身教授。

Falcatakely这些化石是从白垩纪(7000万至6800万年前)晚期的岩石中发现的,它们位于现在的马达加斯加北部,那里被解释为半干旱、高度季节性的环境。”的发现Falcat一个“这表明地球的深层历史仍然笼罩在神秘之中,”奥康纳补充道,“尤其是地球上那些相对较少被探索的部分。”

马达加斯加一直在突破生物潜能的极限。事实上,马达加斯加独特的生物群引起了自然历史学家和许多学科的科学家的兴趣,他们通常被置于这个大型岛屿大陆上孤立的进化背景中。

奥康纳说:“我们对如今马达加斯加白垩纪动物、植物和生态系统了解得越多,就越能看到它独特的生物特征可以追溯到遥远的过去,而且不仅仅反映了最近的岛屿生态系统。”

这一发现由dr。O’connor和Felice以及他们的合作者为我们了解进化和物种多样性打开了新的前景,这是一个卓越的贡献。”俄亥俄大学研究和创新活动副校长约瑟夫·希尔兹博士说。“这项工作突出了俄亥俄大学教职员工和学生在全球各地进行研究的作用,促进了我们对自然史基本问题的理解。”

参考:《马达加斯加晚白垩纪鸟类喙的独特发育》作者:Patrick M. O 'Connor, Alan H. Turner, Joseph R. Groenke, Ryan N. Felice, Raymond R. Rogers, David W. Krause and Lydia J. Rahantarisoa, 2020年11月25日,自然
DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2945 - x

这项研究的研究人员来自俄亥俄大学、石溪大学、伦敦大学学院、马卡莱斯特学院、丹佛自然科学博物馆和Université d’塔那那利佛,马达加斯加,并得到国家科学基金会、国家地理学会的资助。以及俄亥俄大学传统骨科医学院/俄亥俄大学。

1评论关于“长着镰刀状高喙的早期鸟类揭示的恐龙时代隐藏的多样性”

  1. “这不仅是那张出人意料的喙,而且化石上的喙部有一颗保存完好的牙齿,可能是这只鸟可能拥有的众多牙齿中的一颗。”

    “这些特征使镰形嘴鸟的头骨具有一种近乎滑稽的侧面——想象一个类似于小的、龅牙的巨嘴鸟的生物,”菲尔德写道。

    [“化石揭示了与恐龙一起生活的奇怪的、有牙齿的‘巨嘴鸟’”,《科学警报》]

    牙齿到喙的进化过渡让我想起了一种流行的但在福音神创论者中错误的模因,它在前几天不幸地访问了这里。

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。