飞行的原始故事:翼龙前体发现,早期进化史上填补了差距

高空飞行的翼龙

一种会飞的翼龙,属于翼龙属,包括一些已知最大的会飞的爬行动物。插图由Elenarts / Adobe Stock提供。信贷:Elenarts

这是原始飞行的故事。对不起,莱特兄弟,但这个故事早在你们的时代之前就开始了——在恐龙时代。

翼龙是最早进化出有动力飞行的爬行动物,在大约6600万年前灭绝之前,它们统治了天空1.5亿年。

但是,他们的进化起源的关键细节以及他们如何获得他们的飞行能力仍然是一个神秘的人;古生物学家过去200年一直试图破解一个。为了更多地了解他们的进化和填补了化石记录中的几个差距,必须确定他们最亲密的亲戚。

新发现的头骨和骨骼的帮助下,发现在北美,巴西,阿根廷,和马达加斯加近年来,弗吉尼亚理工大学的研究人员英镑奈斯比特和米歇尔储料器的地质学院科学已经证明,一群“恐龙的前兆,称为lagerpetids,翼龙的近亲。

Dromomeron

Dromomeron(前景)和相关恐龙及其近亲的艺术渲染,基于新墨西哥州幽灵牧场的化石。插图由Donna Braginetz提供。信贷:唐娜Braginetz

“佩特拉夫来自哪里?'是爬行动物演变中最出色的问题之一;我们认为我们现在有答案,“Nesbitt说,他是一个地球科学副教授和Fralin Life Sciences Instituts和全球变革中心的附属教师。

他们的findings发表在自然

的化石Dromomeron gregorii上世纪30年代和40年代,人们在德克萨斯州首次采集到拉格佩蒂类动物,但直到2009年才对其进行了正确的鉴定。这次发掘的独特之处在于一个保存完好的部分头骨和脑壳,经过进一步的调查,发现这些爬行动物有很好的平衡感,很可能是敏捷的动物。

Lagerpeton

从阿根廷达到235万年的Lagerpen(臀部,腿部和椎骨)的部分骨架。进一步检查该样本有助于将Laperpetids与翼龙的特征联系起来。照片由Sterling Nesbitt提供。信用:弗吉尼亚科技

在寻找更多在南美洲的Lagerpetid物种后,古生物学家能够创造一个非常好的Lagepetids的图片;这是在大部分时间里穿过鹅群的小,无翅爬行动​​物三叠纪从2.37亿年前到2.1亿年前。

在过去的15年里,来自6个不同国家、3个大洲的5个研究小组走到一起,纠正了翼龙进化史上的一些错误,因为最近在美国、巴西、阿根廷和马达加斯加发现了许多拉格尔蕨类动物的头骨、前肢和脊椎骨。

什么给了古生物学家仔细看看Lagerpetids作为翼龙最近的亲属的想法?古生物学家一直在研究Lapterids的骨骼,这很长一段时间,他们指出的是,骨骼的长度和形状类似于翼龙和恐龙的骨骼。但是,在以前的少数化石中,只有假设Laperpetids才会更接近恐龙。

真正导致家谱变化的原因可以归因于最近收集到的lagerped动物头骨和前肢,它们显示出的特征更像翼龙而不是恐龙。在新技术进步的帮助下,研究人员发现翼龙和拉格佩蒂类动物的相似之处远比表面上看到的要多。

使用微计算机断层摄影(μCT)扫描以在最近发现的头骨内重建其大脑和感官系统,古生物学家确定了Laperpetids的大脑和感觉系统与翼龙的大脑有许多相似之处。

“CT数据对古生物学来说是革命性的,”斯托克说,他是脊椎动物古生物学的助理教授,也是弗拉林生命科学研究所和全球变化中心的附属教员。

“其中一些精致的化石是在近80年前收集的,而不是在这个已知的第一个头骨上进行破坏性的切割Dromomeron我们能够使用这项技术仔细重建这些小化石的大脑和内耳解剖结构,帮助确定翼龙的早期亲属。”

一个剧烈和神秘的发现是,飞行的Lagerpetids已经发展了一些允许翼龙飞行的神经化特征,这提出了有关飞行起源的更多信息。

“这项研究是运用传统和尖端技术的国际努力的结果,”Martín D. Ezcurra说,他是这项研究的主要作者,来自阿根廷布宜诺斯艾利斯的阿根廷自然博物馆。“这是一个例子,说明了现代科学和合作可以如何阐明一个多世纪以来困扰古生物学家的长期问题。”

最终,这项研究将有助于弥补翼龙和其他爬行动物之间存在的解剖学和进化鸿沟。从这项研究中产生的新的进化关系将创造一个新的范式,为研究这些爬行动物的起源和它们的飞行能力提供一个全新的框架。

由于古生物学家对早期翼龙知之甚少,他们常常将其独特的身体结构归因于快速进化。但现在,拉格贝类被认为是翼龙的前身,古生物学家可以说,翼龙的进化速度与其他主要爬行类相同,这要感谢新发现的“中间人”。

“飞行是如此令人着迷的行为,它在地球历史中经历了多次,”弗里堡大学塞尔奇·沃尔斯说。“提出与其他灭绝动物的新假设的新假设是了解翼龙飞行的起源方面向前迈出的重要一步。”

一些问题仍然存在于这种进化的神秘处。现在,Laperpetids是翼龙最近的亲属,为什么他们仍然缺乏翼龙的一些关键特征,包括那些最杰出的翅膀?

内斯比特说:“我们仍然缺少许多关于最早翼龙的信息,我们仍然不知道它们的骨骼是如何变成能够飞行的动物的。”

Nesbitt, Stocker和一个由弗吉尼亚理工大学研究生和本科生组成的团队将继续研究三叠纪时期的动物。三叠纪是地球历史上许多我们熟悉的脊椎动物群体,如恐龙、海龟、哺乳动物亲属和两栖动物首次出现的时期。如果条件安全,他们计划到野外收集更多三叠纪时期的化石。

也许很快,我们就会有更多的信息来完成最初的飞行故事。

Reference: “Enigmatic dinosaur precursors bridge the gap to the origin of Pterosauria” by Martín D. Ezcurra, Sterling J. Nesbitt, Mario Bronzati, Fabio Marco Dalla Vecchia, Federico L. Agnolin, Roger B. J. Benson, Federico Brissón Egli, Sergio F. Cabreira, Serjoscha W. Evers, Adriel R. Gentil, Randall B. Irmis, Agustín G. Martinelli, Fernando E. Novas, Lúcio Roberto da Silva, Nathan D. Smith, Michelle R. Stocker, Alan H. Turner and Max C. Langer, 9 December 2020,自然
DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 3011 - 4

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