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阿尔瓦雷斯龙类新材料揭示其手部演化历程
2018-08-24 | 编辑: | 【

  手指或脚趾数目的减少,在四足动物演化历程中出现过很多次。其中最著名的例子就是“马化石序列”(这是一系列从原始到进步的马类化石,它们揭示了马类演化中四肢指/趾逐渐减少到一个的过程)。8月24日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员领导的国际研究团队在《当代生物学》(Current Biology) 杂志发表最新研究成果,他们在中国发现了两种新的恐龙:乌拉特半爪龙(Bannykus wulatensis)和彭氏西域爪龙(Xiyunykus pengi,这两种恐龙的发现提升了人类对阿尔瓦雷斯龙类如何减少和逐渐丢失手指这一复杂过程的理解。这两类新恐龙的化石标本是由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员、美国乔治华盛顿大学詹姆斯克拉克教授和内蒙古龙昊地质古生物研究所谭琳教授共同领导的联合考察队发现并收集的。其中,西域爪龙于2005年发现于中国新疆的准噶尔盆地,半爪龙于2009年发现于中国内蒙古自治区西北部地区。 

 

1 乌拉特半爪龙(Bannykus wulatensis复原图(徐星供图、史爱娟绘) 

  阿尔瓦雷斯龙类恐龙可能是兽脚类恐龙中最为奇异的一个类群,它们有着极短却非常强壮的前肢,每个前肢仅存一个特化的大型指爪,但同时又具有类似鸟类的头骨和后肢。因此这些奇怪的特征也导致对这类恐龙的系统发育学位置、生物地理演化史和生态位等问题存在广泛的争议。而早期的、尚未完全特化的阿尔瓦雷斯龙类化石正是解决这些争议的关键。但直到此次发现之前,阿尔瓦雷斯龙类的化石记录在最原始类群(例如灵巧简手龙,生活在晚侏罗世)和进步类群(比如张氏西峡爪龙,生活在晚白垩世)之间,始终存在着超过九千万年的时间间隔,尤其是在早白垩世,世界范围内没有任何确切的化石记录。 

 

2 彭氏西域爪龙(Xiyunykus pengi)骨骼线图 (徐星供图、史爱娟绘) 

  这两种新的阿尔瓦雷斯龙类化石恰恰产自这九千万年地质历史间隔的中间,也就是在时间尺度上介于早期阿尔瓦雷斯龙类和晚期阿尔瓦雷斯龙类之间。它们的发现对阿尔瓦雷斯龙类作为一个单系群起源于亚洲并逐渐扩散到其他大陆这一假说提供了关键性的证据。半爪龙和西域爪龙具有一些典型的晚期阿尔瓦雷斯龙类具有的特征,比如特化增大的第一指爪,具有高力学效率的前臂结构和粗壮的肱骨。但是,它们的前肢的相对比例更接近原始的阿尔瓦雷斯龙类,而与晚期阿尔瓦雷斯龙类极短的前肢非常不同。基于此,对半爪龙和西域爪龙的形态学观察研究逐渐揭示了阿尔瓦雷斯龙类前肢的宏演化历程:从早期阿尔瓦雷斯龙类的接近原始兽脚类的较长的“抓握型”(例如简手龙)前肢,到前肢较长并拥有特化的手爪的半爪龙和西域爪龙的前肢,再到晚期阿尔瓦雷斯龙类高度特化、缩短,功能性单指的前肢。 

 

3乌拉特半爪龙(Bannykus wulatensis)形态奇怪的手部 (徐星供图) 

  “这种转变以渐进的方式持续了近五千万年,”本文作者徐星研究员说,“也许有一天,阿尔瓦雷斯龙类的演化历程可能有一天会变成像北美‘马化石序列’那样经典的宏演化的例证。” 

   “阿尔瓦雷斯龙类是一类不可思议的动物” 本文合作者南非金山大学的乔尼尔(Choiniere)博士介绍道,“它们具有强壮的,各长着大爪子的手部,但上下颌却非常纤弱,就像恐龙里面的土豚和食蚁兽。” 但有趣的是,早期的阿尔瓦雷斯龙类具有典型的肉食型牙齿,和更利于抓握猎物的手部。而只有晚期的阿尔瓦雷斯龙类才演化出了巨大的单爪,这些大爪子很有可能是用来挖掘破坏朽木和蚁穴,吃食内部的蚂蚁或者白蚁。半爪龙和西域爪龙的化石,正是展示了阿尔瓦雷斯龙类逐渐适应这种新食物的过程,因此非常重要。 

   “这些化石记录是对解剖学特征演化方式的最好的一种展示,”本文合作者克拉克(Clark)教授说,“就像演化生物学经常提及的其他范例,比如‘马化石序列’,这类恐龙展示了一个演化支系上的生物是如何随着时间而改变它们的生态位(从食肉转变到食虫)的。” 

 

4 阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图,展现了前肢的有趣的演化历程。(徐星供图、Vikto Radermacher 绘) 

  牛津大学的罗杰本森(Roger Benson)博士补充道,“两件新的化石标本具有很长的前肢,所以这说明阿尔瓦雷斯龙类在它们演化历程较晚的时候才演化出了很短的前肢,但有趣的是这些有着短胳膊的恐龙体型非常小(体长甚至小于一米)。这和前肢缩短的另一类更加著名的恐龙——暴龙类不同,暴龙类中拥有短前肢的往往具有庞大的体型” 

 

5 本文作者徐星研究员与合作者詹姆斯克拉克教授在内蒙古自治区进行野外考察(徐星供图) 

  在过去的几十年间,中国产出了一批最为重要的恐龙化石标本。“我们的国际野外考察队近些年来成果颇丰,”徐星研究员说, 此次研究仅仅展示了我们惊人发现的冰山一角。” 

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