疑惑巾幗鳥復(fù)原圖（張宗達繪制）

疑惑巾幗鳥正型標(biāo)本、頭骨LSF成像、類迷骨組織結(jié)構(gòu)、幗鳥原始鳥類的河北惑巾翼載—展弦比分布圖（王敏供圖）

脊椎動物主要類群的肩胛骨—烏喙骨演化簡圖；中生代鳥類系統(tǒng)樹揭示肩帶和手部骨骼的重要演化階段（王敏供圖）
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所：近期，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所王敏、省早世大始鳥周忠和、白堊北溝托馬斯在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了最新研究成果，現(xiàn)原報道了在中國發(fā)現(xiàn)的類迷一早白堊世原始鳥類：迷惑巾幗鳥（Jinguofortis perplexus）。巾幗鳥的幗鳥發(fā)現(xiàn)為討論鳥類的早期演化、生態(tài)分異提供了大量關(guān)鍵信息，河北惑巾表明發(fā)育的省早世大始鳥可塑性在鳥類演化早期扮演著非常重要的角色。
巾幗鳥發(fā)現(xiàn)于河北省早白堊世的白堊北溝大北溝組，2017年周忠和帶領(lǐng)的研究團隊在該地點進行野外考察，并在上覆火山灰中取樣。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所孟慶任研究員通過SIMS鋯石U-Pb測年方法，確定巾幗鳥生活在距今約1.27億年前。研究團隊對巾幗鳥進行了比較形態(tài)學(xué)、骨組織學(xué)、飛行能力以及系統(tǒng)發(fā)育的研究，認(rèn)為巾幗鳥屬于目前已知僅次于孔子鳥目的最原始的尾綜骨類鳥類。尾綜骨類是指末端的數(shù)枚尾椎愈合成一塊復(fù)合骨（稱之為尾綜骨）的鳥類，涵蓋了除始祖鳥、熱河鳥類之外的所有鳥類。反鳥類和今鳥型類（后者演化出所有現(xiàn)代鳥類）是在中生代演化最為成功的鳥類，這兩個類群的早期分子已經(jīng)出現(xiàn)大量進步的形態(tài)和生理特征，屬種眾多。而較反鳥類和今鳥型類更原始的尾綜骨類屬種非常稀少，僅有孔子鳥類和會鳥類。從而形成了一個長尾的最原始鳥類（始祖鳥、熱河鳥類）和更進步的反鳥類和今鳥型類之間的“演化空白”，極大限制了我們對尾綜骨類演化初期的認(rèn)識。巾幗鳥恰好補充了這一空白，它呈現(xiàn)出高度鑲嵌演化的特征組合：齒列、部分頭骨和肩帶形態(tài)與非鳥類獸腳類恐龍相似，但同時具有退化的手指、加長的前肢、愈合的尾綜骨等典型的鳥類特征，這也正是其種名的來源。其屬名取自“巾幗”的漢語拼音，獻給所有工作在一線的女性科研人員。
巾幗鳥與2016年研究報道的重明鳥（Chongmingia）形態(tài)相似。重明鳥保存不完整，尤其缺失尾椎和頭骨，因此在其最初的研究中系統(tǒng)位置難以確定。而巾幗鳥的發(fā)現(xiàn)則為解決重明鳥的分類位置提供了線索：對大量中生代鳥類系統(tǒng)發(fā)育的研究表明，巾幗鳥和重明鳥構(gòu)成姐妹群，屬于已知的除孔子鳥目外最原始的尾綜骨類，研究團隊將這一支系命名為巾幗鳥科（Jinguofortisidae）。巾幗鳥科最明顯的特征是具有愈合的烏喙骨和肩胛骨（稱之為肩胛烏喙骨），這一現(xiàn)象在中生代鳥類僅見于孔子鳥目，在現(xiàn)生鳥類中主要見于古顎類（鴕鳥、鴯鹋等），而在具有飛行能力的多數(shù)鳥類中這兩塊骨骼是相互獨立的。愈合的肩胛烏喙骨是一個非常原始的特征，它在四足動物的演化歷史中甚至早于指（趾）節(jié)的出現(xiàn)；二者的分離最早開始于原始的羊膜類動物，并隨后廣泛分布（如有鱗類、鱷類等），但同時一些類群又獨立演化出了愈合的肩胛烏喙骨，包括多數(shù)非鳥類恐龍和翼龍等。肩胛骨和烏喙骨在發(fā)育上往往顯現(xiàn)出相互愈合的趨勢，這主要源自它們在發(fā)育初期來源于未分異的同質(zhì)凝結(jié)。在軟骨發(fā)生的過程中，當(dāng)成骨作用或者先骨細胞分異被推遲時，才會造成這兩塊骨骼的分離。
通過追溯這兩塊骨骼在四足動物主要類群中的發(fā)育情況，研究團隊提出愈合的肩胛烏喙骨是在孔子鳥目和巾幗鳥科中獨立發(fā)生的，而愈合的發(fā)生有可能源自這兩個類群個體發(fā)育中相對較快的成骨作用，對原始鳥類骨組織結(jié)構(gòu)的分析也支持這一假說。巾幗鳥和孔子鳥類生長速度快于始祖鳥和熱河鳥類，較快的生長速度能夠縮短達到成年需要的時間，減小被捕食的機率，但同時加快的成骨作用使得肩胛骨和烏喙骨在骨化過程中“未來得及”相互分離，從而形成愈合的肩胛烏喙骨（可以看作骨化作用加快的“副作用”）。而較巾幗鳥進步的會鳥類、原始的今鳥型類和反鳥類，其生長速度慢。今鳥型類和反鳥類早期代表的個體明顯小于巾幗鳥，所以減慢的生長速度并不會顯著延長其達到成年所需要的時間；而這兩個類群已經(jīng)具有和現(xiàn)代鳥類相似的骨骼—肌肉系統(tǒng)，在胚胎發(fā)育階段，不同的肌肉會對尚處于軟骨階段的肩胛骨和烏喙骨發(fā)生不同方向的作用，有利于這兩塊骨骼在骨化過程中相互分離。研究團隊提出巾幗鳥和孔子鳥具有的肩胛烏喙骨有可能是來自異時性發(fā)育中的過型形成作用（因為快速的生長，后裔在早期發(fā)育階段就出現(xiàn)祖先的特征，并在此基礎(chǔ)上進一步生長形成新的特征），體現(xiàn)了發(fā)育的可塑性。發(fā)育可塑性是指當(dāng)環(huán)境改變，生物個體能夠改變發(fā)育過程的能力，這一過程往往誘導(dǎo)出現(xiàn)一些新的特征。上述的發(fā)現(xiàn)進一步表明在討論鳥類或者其它生物的早期演化（特別是鑲嵌演化）時，發(fā)育可塑性是一個非常關(guān)鍵的因素。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、基礎(chǔ)科學(xué)中心項目，以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會的支持。
原文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/09/18/1812176115

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