麻省理工学院恐龙进化的新证据

恐龙的进化

经典的恐龙族谱的底部有两个早期恐龙的分支:鸟臀目,即鸟臀恐龙,和蜥臀目,即蜥蜴臀恐龙。在这张图片插图中,一幅鸟臀型鸟臀目恐龙的画像被比萨诺龙的化石包围着,比萨诺龙是一种小型两足恐龙,其化石已在一项新的研究中进行了分析。图片来源:研究人员提供的骨骼图像。麻省理工学院新闻编辑。

地质证据表明,已知的恐龙群体在早期就分化了,这支持了传统的恐龙族谱。

经典的恐龙族谱在它的底部有两个早期恐龙的分支:鸟臀目,或鸟臀目恐龙,其中包括后者三角龙剑龙;以及蜥蜴类,也就是蜥臀恐龙雷龙暴龙

然而,在2017年,这个关于恐龙进化的经典观点受到了质疑,因为有证据表明蜥蜴臀恐龙可能是最先进化的——这一发现戏剧性地重新安排了恐龙家族树的第一个主要分支。

现在一个麻省理工学院地质年代学家,以及来自阿根廷和巴西的古生物学家,已经发现了支持恐龙进化的经典观点的证据。该团队的发现今天(2020年7月29日)发表在该杂志上科学报告。

麻省理工学院迪诺时间领域研究人员

来自阿根廷、巴西和美国的实地研究人员在阿根廷拉里奥哈省维拉Unión镇。资料来源:研究人员提供

研究小组重新分析了化石Pisanosaurus这是一种小型两足恐龙,被认为是化石记录中保存最早的鸟翼龙。研究人员确定,这种鸟臀食草动物的历史可以追溯到2.29亿年前,据认为最早的蜥蜴臀蜥蜴也出现在这个时期。

新的时间选择表明,鸟脚类和蜥脚类首次出现,并在大约同一时间从一个共同的祖先分化出来,这为恐龙进化的经典观点提供了支持。

研究人员还对伊斯基瓜拉斯托地层(Ischigualasto Formation)的岩石进行了年代测定。伊斯基瓜拉斯托地层是阿根廷的一个层状沉积岩单元,以保存了大量最早的恐龙化石而闻名。根据这些化石和其他南美洲的化石,科学家们认为恐龙首先出现在南部大陆,当时那里与泛大陆的超级大陆融合在一起。早期的恐龙被认为是分散在世界各地的。

然而,在这项新的研究中,研究人员确定,Ischigualasto地层的沉积时期与北美另一个重要地质沉积的时间重叠,该地质沉积被称为Chinle地层。

古生物学家在包裹化石骨头碎片

古生物学家们在运送到实验室进行准备和详细研究之前,将化石骨头碎片包裹在石膏外套中。资料来源:研究人员提供

美国西南部钦勒组的中层包含了各种动物的化石,包括比最早的恐龙更进化的恐龙。然而,这一地层的底层缺乏任何种类的动物化石证据,更不用说早期恐龙了。这表明,在这个地质窗口内的条件阻止了任何形式的生命的保存,包括早期恐龙,如果他们行走在这个世界的特定地区。

“如果Chinle和Ischigualasto岩层重叠,那么早期恐龙可能没有最初的进化在南美洲,但可能也已漫游北美大约在同一时间,“Jahandar说他,在麻省理工学院的科学家地球、大气,和行星科学,也是这项研究的合著者。“那些北方的表亲可能没有被保存下来。”

这项研究的其他研究人员是拉普拉塔国立大学博物馆的第一作者朱莉娅·德索霍(Julia Desojo),以及来自阿根廷和巴西各机构的古生物学家团队。

“脚步”后

在Ischigualasto地层发现的最早的恐龙化石集中在圣胡安省一个被称为“月亮谷”的受保护的省级公园内。地质构造也延伸到公园之外,尽管早期恐龙的化石较少。Ramezani和他的同事们转而研究公园外同样岩石的一块容易接触的露头。

他们把重点放在了霍雅达德尔塞罗拉斯拉加斯(Hoyada del Cerro Las Lajas)上,这是在拉里奥哈省伊斯基瓜拉斯托岩层(Ischigualasto Formation)的一个研究较少的露头,另一支古生物学家团队在20世纪60年代对它进行了探索。

德索乔说:“我们的小组拿到了一些实地记录,并从那些早期古生物学家那里挖掘出了化石,我们认为我们应该追随他们的脚步,看看我们能了解到什么。”

在2013年至2019年的四次探险中,该团队从拉斯拉加斯露头的不同层收集了化石和岩石,包括100多个新的化石标本,尽管这些化石都不是恐龙。然而,他们分析了这些化石,发现它们在物种和相对年龄上都与在公园区域发现的同一Ischigualasto组的非恐龙化石具有可比性。他们还发现,Las Lajas的Ischigualasto地层明显比公园的露头更厚,更完整。这给了他们信心,两个地点的地质层都是在相同的关键时间间隔内沉积的。

然后,Ramezani分析了从拉斯拉贾斯露头的几个层收集的火山灰样本。火山灰中含有锆石,这是他从沉淀物中分离出来的一种矿物,并测量了铀和铅的同位素,这些同位素的比例可以得出矿物的年龄。

微观结晶锆石

从岩石样品中分离出含铀矿物锆石的微观晶体,并在麻省理工学院同位素实验室使用U-Pb同位素技术进行分析。这些锆石的精确年龄为221.82±0.10 Ma。资料来源:研究人员提供

利用这种高精度技术,Ramezani对露头顶部和底部的样本进行了年代测定,发现沉积层以及其中保存的化石都是在2.3亿至2.21亿年前沉积的。由于研究小组确定拉斯拉加斯和公园的层状岩石在物种和相对时间上都相匹配,他们现在也可以确定公园中化石丰富的露头的确切年龄。

此外,这个窗口与向北数千公里处的钦勒组沉积物沉积的时间间隔有显著重叠。

“多年来,人们认为钦勒和ischiigualasto的构造没有重叠,基于这种假设,他们发展了历时进化的模型,这意味着最早的恐龙首先出现在南美洲,然后扩散到世界上的其他地方,包括北美,”Ramezani说。“我们现在已经对这两种地层进行了广泛的研究,并表明历时演化并不是真正基于可靠的地质条件。”

保存完好的家谱

在拉米扎尼和他的同事出发前往拉斯拉加斯的几十年前,其他古生物学家已经探索了该地区,并挖掘出了大量的化石,包括遗迹Pisanosaurus mertii这是一种小型、体型轻盈的地面食草动物。这些化石现在保存在阿根廷的一家博物馆里,科学家们反复研究它到底是属于鸟臀目恐龙群的真正恐龙,还是属于“基底恐龙形态”——一种前恐龙,具有几乎但不完全属于恐龙的特征。

“我们在侏罗纪白垩纪它们是高度进化的,我们可以很好地识别它们,但在晚期呢三叠纪在美国,它们看起来都非常相似,所以很难将它们彼此区分开来,也很难将它们与基底的恐龙变种区分开来,”Ramezani解释道。

富含化石的Ischigualasto形成

富化石的Ischigualasto地层(前景),法马蒂纳山脉在地平线上。资料来源:研究人员提供

他的合作者、巴西保罗大学(São University of Paulo)的马克斯·兰格(Max Langer)煞费苦心地重新分析了博物馆中保存的化石Pisanosaurus,并根据某些关键的解剖特征得出结论,它确实是恐龙——而且,它是保存最早的鸟臀目恐龙标本。基于Ramezani对露头的年代测定和对Pisanosaurus研究人员得出的结论是,最早的鸟臀恐龙出现在2.29亿年前,与蜥蜴臀恐龙大致相同。

“我们现在可以说,最早的鸟目恐龙在化石记录中出现的时间与蜥目恐龙大致相同,所以我们不应该抛弃传统的族谱,”Ramezani说。“关于恐龙在哪里出现,它们是如何多样化的,它们的家谱是什么样的,有很多争论。许多这些问题都与地质年代学有关,所以我们需要非常好的、可靠的年龄限制来帮助回答这些问题。”

参考文献:" Cerro Las Lajas (La Rioja, Argentina)晚三叠世Ischigualasto地层:化石四足动物Julia B. Desojo, Lucas E. Fiorelli, Martín D. Ezcurra, Agustín G. Martinelli, Jahandar Ramezani, Átila。A. S. Da Rosa, M. Belén von Baczko, M. Jimena Trotteyn, Felipe C. Montefeltro, Miguel Ezpeleta和Max C. Langer, 2020年7月29日,科学报告
DOI: 10.1038 / s41598 - 020 - 67854 - 1

这项研究主要由国家科学和技术研究理事会(阿根廷)和São Paulo State research Support Foundation(巴西)资助。麻省理工学院同位素实验室的地质年代学研究得到了美国国家科学基金会的部分支持。

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