骨組織學(xué)揭秘?zé)岷由锶褐⌒网B腳類恐龍——上園熱河龍的生長(zhǎng)發(fā)育模式

2025-12-08 04:13:32 分類：綜合 閱讀(3)

上園熱河龍一完整個(gè)體及脛、織學(xué)腓骨骨組織切片
（神秘的揭秘腳類地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：為什么爬行動(dòng)物能夠終生生長(zhǎng)，而哺乳動(dòng)物和鳥類成年后不再生長(zhǎng)？熱河熱河要回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須對(duì)它們的生物上園生長(zhǎng)骨骼生長(zhǎng)進(jìn)行詳細(xì)研究，骨組織學(xué)顯微結(jié)構(gòu)能告訴我們答案。群著現(xiàn)代大多數(shù)哺乳動(dòng)物的名小模式骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：血管密度大，形態(tài)復(fù)雜，型鳥反映了快速生長(zhǎng)，恐龍但是發(fā)育成年后在外側(cè)發(fā)育密集的生長(zhǎng)休止線，這些是骨組停止生長(zhǎng)的標(biāo)志。而現(xiàn)代的織學(xué)爬行動(dòng)物如鱷魚、蜥蜴等骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)顯示了以下特點(diǎn)：血管少，揭秘腳類形態(tài)單一，熱河熱河每年形成類似樹木年輪的生物上園生長(zhǎng)生長(zhǎng)（停滯）線，這些都表明爬行動(dòng)物生長(zhǎng)速率較慢，但卻一直生長(zhǎng)，因?yàn)椴](méi)有在外側(cè)形成類似于哺乳動(dòng)物的外周休止線。 
恐龍的生長(zhǎng)模式具有獨(dú)特的特點(diǎn)。研究表明它們大多數(shù)都能夠快速生長(zhǎng)，但是每年都會(huì)發(fā)育生長(zhǎng)（停滯）線，很多恐龍的外側(cè)都發(fā)現(xiàn)了類似于現(xiàn)生哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)線。最近由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星、趙祺，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）韓鳳祿和美國(guó)喬治華盛頓大學(xué)Josef Stiegler共同完成一項(xiàng)研究：對(duì)熱河生物群著名的小型鳥腳類恐龍——上園熱河龍進(jìn)行了詳細(xì)的骨組織學(xué)分析。目前已經(jīng)在線發(fā)表在國(guó)際期刊《古脊椎動(dòng)物學(xué)雜志》（Journal of Vertebrate Paleontology）上。 
上園熱河龍?bào)w長(zhǎng)1米左右，兩足行走，擅于奔跑。本研究對(duì)熱河龍的五個(gè)大小不同的個(gè)體進(jìn)行了骨組織學(xué)研究。由于長(zhǎng)骨的骨干中部最能夠保存脊椎動(dòng)物生長(zhǎng)的信息，本研究對(duì)脛骨和腓骨中間同一位置進(jìn)行了系統(tǒng)采樣。從骨組織顯微結(jié)構(gòu)我們可以看出熱河龍血管密集，形態(tài)多樣，指示了較快的生長(zhǎng)速率，顯然快于現(xiàn)代的蜥蜴和鱷類等爬行動(dòng)物。但是上園熱河龍也發(fā)育清晰的生長(zhǎng)停滯線。根據(jù)這些生長(zhǎng)停滯線我們可以進(jìn)行骨齡的估算，得出本次研究的熱河龍個(gè)體死亡時(shí)年齡在0-5歲。另外根據(jù)以上骨組織學(xué)信息，這5件標(biāo)本可以分為幼年早期，幼年晚期和亞成年期三個(gè)階段。除此之外，骨組織學(xué)還能告訴我們更多恐龍生理學(xué)的問(wèn)題。 
首先，熱河龍幾歲能達(dá)到性成熟？對(duì)現(xiàn)生的四足動(dòng)物研究表明它們?cè)谶_(dá)到性成熟之后，生長(zhǎng)速率會(huì)有一個(gè)明顯的下降。這種生長(zhǎng)速率的變化會(huì)在骨組織學(xué)中表現(xiàn)出來(lái)，包括生長(zhǎng)停滯線間距顯著變短（生長(zhǎng)突然減慢，厚度減薄），骨組織類型發(fā)生變化（從反映快速生長(zhǎng)的纖層骨到慢速生長(zhǎng)的板層骨）。這種變化在熱河龍骨組織結(jié)構(gòu)中也清晰的顯現(xiàn)出來(lái)，但是結(jié)果表明熱河龍性成熟的時(shí)間并不統(tǒng)一，而是在2-4歲之間。這和一些現(xiàn)生的爬行動(dòng)物相似。在現(xiàn)生的一些蜥蜴中也表現(xiàn)出雌雄個(gè)體性成熟的時(shí)間不同的現(xiàn)象，而在鱷魚中雌雄達(dá)到性成熟是根據(jù)體型大小來(lái)定的，性成熟的時(shí)間也有一定的變化范圍。因此熱河龍的性成熟可能和體型大小、兩性差異以及環(huán)境變化相關(guān)。 
其次，熱河龍是否具有兩性差異？在恐龍中區(qū)分兩性差異是比較困難的。我們知道在現(xiàn)生的鳥類產(chǎn)卵前會(huì)在體內(nèi)富集鈣元素，在產(chǎn)卵期雌性個(gè)體骨組織結(jié)構(gòu)中有一層特有髓質(zhì)骨（medullary bone）。因此如果在骨組織切片中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠準(zhǔn)確的指示雌性個(gè)體。但熱河龍中并未發(fā)現(xiàn)。那還有沒(méi)有其他辦法進(jìn)行區(qū)分呢？在現(xiàn)生的爬行動(dòng)物人們發(fā)現(xiàn)一些類群在性成熟之前雌雄個(gè)體具有相同的生長(zhǎng)速率，但是之后它們速率不同造成了個(gè)體大小的不同。還有一種情況，在性成熟之前雌雄個(gè)體生長(zhǎng)速率不同，雌性顯著快于雄性或者相反。我們發(fā)現(xiàn)熱河龍生長(zhǎng)很不規(guī)律，但能發(fā)現(xiàn)兩種情況，一種1歲前速率最快，之后是緩慢的減少，另外一種情況是前兩年快速生長(zhǎng)，而后顯著變慢并出現(xiàn)板層骨（IVPP V15939）。這可能反映了兩性差異，但是由于樣本太少，這也可能是不同個(gè)體生長(zhǎng)差異的表現(xiàn)，還需要更多的樣本才能進(jìn)一步確定。
另外骨組織學(xué)能否反映環(huán)境變化或者行為方式呢？我們認(rèn)為環(huán)境和動(dòng)物的行為方式能夠直接影響爬行動(dòng)物的生長(zhǎng)速率，從而影響骨組織形態(tài)的變化。在最大的熱河龍個(gè)體中我們發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)骨中部橫切片外側(cè)發(fā)育板層骨和密集的生長(zhǎng)線，這表明這個(gè)個(gè)體經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)緩慢甚至停滯，而在最外側(cè)血管增多，表明生長(zhǎng)有一定的復(fù)蘇。如何去解釋這種現(xiàn)象。我們認(rèn)為一種情況是環(huán)境的變化，惡劣的環(huán)境可能會(huì)造成生長(zhǎng)的停滯，而環(huán)境變好，食物充足的情況下可以繼續(xù)生長(zhǎng)。當(dāng)然其實(shí)恐龍的行為方式對(duì)生長(zhǎng)速率也有一定的影響。我們知道當(dāng)恐龍達(dá)到性成熟的時(shí)候，很多恐龍產(chǎn)蛋，并有照顧后代的行為。這對(duì)恐龍本身也是一種能量的消耗，也可能會(huì)造成生長(zhǎng)的長(zhǎng)期變慢和停滯。因此我們認(rèn)為熱河龍的骨組織學(xué)能夠反映環(huán)境的變化甚至行為方式的改變，但如何去區(qū)分這種成因還需要更多證據(jù)的支持。
本項(xiàng)目受到國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目等資助。 
論文鏈接：https://www.tandfonline.com/eprint/RRS4KFVPIX6YJU5QSUFU/full?target=10.1080/02724634.2020.1768538
相關(guān)報(bào)道：中美學(xué)者合作揭秘小型鳥腳類恐龍發(fā)育模式：每年都有生長(zhǎng)線
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)新聞網(wǎng)（孫自法）：為什么爬行動(dòng)物能夠終生生長(zhǎng)，而哺乳動(dòng)物和鳥類成年后不再生長(zhǎng)？這和遠(yuǎn)古時(shí)期恐龍生長(zhǎng)發(fā)育模式有何演化關(guān)聯(lián)？
中美古生物學(xué)家通過(guò)對(duì)熱河生物群著名的小型鳥腳類恐龍——上園熱河龍進(jìn)行詳細(xì)骨組織學(xué)分析，最新合作研究發(fā)現(xiàn)熱河龍的生長(zhǎng)模式具有獨(dú)特的特點(diǎn)：大多數(shù)都能快速生長(zhǎng)，但每年都會(huì)有發(fā)育生長(zhǎng)（停滯）線，很多恐龍外側(cè)都發(fā)現(xiàn)類似于現(xiàn)生哺乳動(dòng)物的外周休止線；性成熟時(shí)間不統(tǒng)一，在2-4歲之間；兩性生長(zhǎng)差異、環(huán)境和動(dòng)物的行為方式都會(huì)影響爬行動(dòng)物生長(zhǎng)速率，從而影響骨組織形態(tài)的變化。
由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星、趙祺聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）韓鳳祿、美國(guó)喬治華盛頓大學(xué)約瑟夫·史蒂格勒（Josef Stiegler）共同完成的上園熱河龍研究成果論文，最近已在線發(fā)表于國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《古脊椎動(dòng)物學(xué)雜志》（Journal of Vertebrate Paleontology）上。
上園熱河龍成年體長(zhǎng)1-2米，兩足行走，擅于奔跑。此次中美合作研究對(duì)熱河龍的5個(gè)大小不同的個(gè)體進(jìn)行骨組織學(xué)研究，從骨組織顯微結(jié)構(gòu)可以看出熱河龍血管密集，形態(tài)多樣，指示出較快的生長(zhǎng)速率，顯著快于現(xiàn)代的蜥蜴和鱷類等爬行動(dòng)物。同時(shí)，上園熱河龍也有發(fā)育清晰的生長(zhǎng)停滯線，據(jù)其進(jìn)行骨齡的估算表明，本次研究的上園熱河龍個(gè)體死亡時(shí)年齡在0-5歲，5件標(biāo)本可分為幼年早期、幼年晚期和亞成年期三個(gè)階段。
科研合作團(tuán)隊(duì)介紹，除生長(zhǎng)線外，此次骨組織學(xué)研究還獲得更多恐龍生理學(xué)成果，主要包括以下幾個(gè)方面：
首先，熱河龍幾歲能達(dá)到性成熟？對(duì)現(xiàn)生的四足動(dòng)物研究表明它們?cè)谶_(dá)到性成熟之后，生長(zhǎng)速率會(huì)有一個(gè)明顯的下降。這種生長(zhǎng)速率的變化會(huì)在骨組織學(xué)中表現(xiàn)出來(lái)，包括生長(zhǎng)停滯線間距顯著變短（生長(zhǎng)突然減慢，厚度減薄），骨組織類型發(fā)生變化（從反映快速生長(zhǎng)的纖層骨到慢速生長(zhǎng)的板層骨）。這種變化在熱河龍骨組織結(jié)構(gòu)中也清晰的顯現(xiàn)出來(lái)，但是結(jié)果表明熱河龍性成熟的時(shí)間并不統(tǒng)一，而是在2-4歲之間。這和一些現(xiàn)生的爬行動(dòng)物相似，在現(xiàn)生的一些蜥蜴中也表現(xiàn)出雌雄個(gè)體性成熟的時(shí)間不同的現(xiàn)象，而在鱷魚中雌雄達(dá)到性成熟是根據(jù)體型大小來(lái)定的，性成熟的時(shí)間也有一定的變化范圍。因此熱河龍的性成熟可能和體型大小、兩性差異以及環(huán)境變化相關(guān)。
其次，熱河龍是否具有兩性差異？在恐龍中區(qū)分兩性差異比較困難。在現(xiàn)生的鳥類產(chǎn)卵前會(huì)在體內(nèi)富集鈣元素，在產(chǎn)卵期雌性個(gè)體骨組織結(jié)構(gòu)中有一層特有髓質(zhì)骨，因此如果在骨組織切片中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠準(zhǔn)確的指示雌性個(gè)體，但熱河龍中并未發(fā)現(xiàn)。其他區(qū)分辦法方面，在現(xiàn)生的爬行動(dòng)物人們發(fā)現(xiàn)一些類群在性成熟之前雌雄個(gè)體具有相同的生長(zhǎng)速率，但是之后它們速率不同造成了個(gè)體大小的不同。還有一種情況，在性成熟之前雌雄個(gè)體生長(zhǎng)速率不同，雌性顯著快于雄性或者相反。這次研究發(fā)現(xiàn)熱河龍生長(zhǎng)很不規(guī)律，但能發(fā)現(xiàn)兩種情況，一種1歲前速率最快，之后是緩慢的減少，另外一種情況是前兩年快速生長(zhǎng)，而后顯著變慢并出現(xiàn)板層骨。這可能反映出兩性差異，但是由于樣本太少，也可能是不同個(gè)體生長(zhǎng)差異的表現(xiàn)，還需要更多的樣本才能進(jìn)一步確定。
第三，骨組織學(xué)能否反映環(huán)境變化或者行為方式呢？最近的合作研究認(rèn)為，環(huán)境和動(dòng)物的行為方式能夠直接影響爬行動(dòng)物的生長(zhǎng)速率，從而影響骨組織形態(tài)的變化。這次研究在最大的熱河龍個(gè)體中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)骨中部橫切片外側(cè)發(fā)育板層骨和密集的生長(zhǎng)線，表明該個(gè)體經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)緩慢甚至停滯，而在最外側(cè)血管增多，表明生長(zhǎng)有一定的復(fù)蘇。如何去解釋這種現(xiàn)象？研究認(rèn)為一種情況是環(huán)境的變化，惡劣的環(huán)境可能會(huì)造成生長(zhǎng)的停滯，而環(huán)境變好，食物充足的情況下可以繼續(xù)生長(zhǎng)。此外，其實(shí)恐龍的行為方式對(duì)生長(zhǎng)速率也有一定的影響，當(dāng)恐龍達(dá)到性成熟的時(shí)候，很多恐龍產(chǎn)蛋，并有照顧后代的行為，這對(duì)恐龍本身也是一種能量的消耗，也可能會(huì)造成生長(zhǎng)的長(zhǎng)期變慢和停滯。科研合作團(tuán)隊(duì)指出，熱河龍的骨組織學(xué)能夠反映環(huán)境的變化甚至行為方式的改變，但如何去區(qū)分這種成因還需要更多證據(jù)的支持。
據(jù)了解，現(xiàn)代大多數(shù)哺乳動(dòng)物的骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)具有血管密度大、形態(tài)復(fù)雜、反映出快速生長(zhǎng)等特點(diǎn)，但是成年后在外側(cè)發(fā)育密集的外周休止線，這些是停止生長(zhǎng)的標(biāo)志。而現(xiàn)代的爬行動(dòng)物如鱷魚、蜥蜴等骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)，則顯示血管少、形態(tài)單一、每年形成類似樹木年輪的生長(zhǎng)（停滯）線等特點(diǎn)，這些都表明爬行動(dòng)物生長(zhǎng)速率較慢，但卻一直生長(zhǎng)，因?yàn)椴](méi)有在外側(cè)形成類似于哺乳動(dòng)物的外周休止線。
相關(guān)報(bào)道：恐龍為何一生都在“長(zhǎng)個(gè)兒”
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中青報(bào)·中青網(wǎng)（記者 邱晨輝）：為什么像恐龍?jiān)趦?nèi)的爬行動(dòng)物能夠終生生長(zhǎng)，而哺乳動(dòng)物和鳥類成年后便不再生長(zhǎng)，這和遠(yuǎn)古時(shí)期恐龍生長(zhǎng)發(fā)育模式又有何演化關(guān)聯(lián)？古生物學(xué)家從骨組織學(xué)角度對(duì)此有了最新解釋。
近日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星、趙祺聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）韓鳳祿、美國(guó)喬治華盛頓大學(xué)約瑟夫·史蒂格勒在共同完成的上園熱河龍研究成果論文中，對(duì)這一問(wèn)題作了相關(guān)論述，該論文已于前不久在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《古脊椎動(dòng)物學(xué)雜志》。
研究認(rèn)為，現(xiàn)代大多數(shù)哺乳動(dòng)物的骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：血管密度大，形態(tài)復(fù)雜，反映了早期快速生長(zhǎng)，但是成年后在外側(cè)發(fā)育密集的生長(zhǎng)休止線，這些是停止生長(zhǎng)的標(biāo)志。
相應(yīng)地，現(xiàn)代的爬行動(dòng)物如鱷魚、蜥蜴等骨組織學(xué)結(jié)構(gòu)顯示了以下特點(diǎn)：血管少，形態(tài)單一，每年形成類似樹木年輪的生長(zhǎng)（停滯）線，這些都表明爬行動(dòng)物生長(zhǎng)速率較慢，但卻一直生長(zhǎng)，因?yàn)椴](méi)有在外側(cè)形成類似于哺乳動(dòng)物的外周休止線。
據(jù)徐星介紹，上園熱河龍成年體長(zhǎng)1-2米，兩足行走，擅于奔跑。此次中美合作研究，對(duì)熱河龍5個(gè)大小不同的個(gè)體進(jìn)行骨組織學(xué)研究，從骨組織顯微結(jié)構(gòu)可以看出，熱河龍血管密集，形態(tài)多樣，顯示出較快的生長(zhǎng)速率，顯著快于現(xiàn)代的蜥蜴和鱷類等爬行動(dòng)物。
同時(shí)，上園熱河龍也有發(fā)育清晰的生長(zhǎng)停滯線，骨齡估算表明，此次研究的上園熱河龍個(gè)體死亡時(shí)年齡在0-5歲，5件標(biāo)本可分為幼年早期、幼年晚期和亞成年期三個(gè)階段。
徐星說(shuō)，除生長(zhǎng)線，此次骨組織學(xué)研究還獲得了更多恐龍生理學(xué)成果——
首先，熱河龍幾歲能達(dá)到性成熟？
科研人員對(duì)現(xiàn)存的四足動(dòng)物研究表明，它們?cè)谶_(dá)到性成熟之后，生長(zhǎng)速率會(huì)有一個(gè)明顯的下降。這種生長(zhǎng)速率的變化會(huì)在骨組織學(xué)研究中表現(xiàn)出來(lái)，包括生長(zhǎng)停滯線間距顯著變短，骨組織類型發(fā)生變化。
“這種變化在熱河龍骨組織結(jié)構(gòu)中也清晰地顯現(xiàn)出來(lái)，但結(jié)果表明，熱河龍性成熟的時(shí)間并不統(tǒng)一。”徐星和團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這和一些現(xiàn)存的爬行動(dòng)物相似，比如一些蜥蜴，也表現(xiàn)出雌雄個(gè)體性成熟時(shí)間不同的現(xiàn)象。而在鱷魚中，雌雄達(dá)到性成熟是根據(jù)體型大小來(lái)定的，性成熟的時(shí)間也有一定的變化范圍。因此熱河龍的性成熟，可能和體型大小、兩性差異以及環(huán)境變化相關(guān)。
其次，熱河龍是否具有兩性差異？
科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在恐龍中區(qū)分兩性差異比較困難。現(xiàn)存的鳥類產(chǎn)卵前，會(huì)在體內(nèi)富集鈣元素，在產(chǎn)卵期雌性個(gè)體骨組織結(jié)構(gòu)中，有一層特有髓質(zhì)骨，因此，如果在骨組織切片中發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)，就能夠準(zhǔn)確地指示雌性個(gè)體，但熱河龍中并未發(fā)現(xiàn)。
還有沒(méi)有其他區(qū)分的辦法？徐星說(shuō)，在現(xiàn)存的爬行動(dòng)物中，人們發(fā)現(xiàn)一些類群在性成熟之前雌雄個(gè)體具有相同的生長(zhǎng)速率，但之后，它們速率不同造成了個(gè)體大小的不同。
還有一種情況，在性成熟之前，雌雄個(gè)體生長(zhǎng)速率不同，雌性顯著快于雄性或者相反。
“這次研究發(fā)現(xiàn)熱河龍生長(zhǎng)很不規(guī)律，但能發(fā)現(xiàn)兩種情況，一種1歲前速率最快，之后是緩慢降低，另外一種情況是，前兩年快速生長(zhǎng)，而后顯著變慢并出現(xiàn)板層骨。”徐星說(shuō)。
科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這可能反映出兩性差異，但是由于樣本太少，也可能是不同個(gè)體生長(zhǎng)差異的表現(xiàn)，還需要更多的樣本才能進(jìn)一步確定。
這一最新研究還提到，環(huán)境和動(dòng)物的行為方式能夠直接影響爬行動(dòng)物的生長(zhǎng)速率，從而影響骨組織形態(tài)的變化。
徐星說(shuō)，這次研究在最大的熱河龍個(gè)體中發(fā)現(xiàn)“長(zhǎng)骨中部橫切片外側(cè)發(fā)育板層骨和密集的生長(zhǎng)線”，表明該個(gè)體經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的生長(zhǎng)緩慢甚至停滯，而最外側(cè)血管增多，表明生長(zhǎng)有一定的復(fù)蘇。
如何去解釋這種現(xiàn)象？研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為一種情況是環(huán)境的變化，惡劣的環(huán)境可能會(huì)造成生長(zhǎng)的停滯，而環(huán)境變好，食物充足的情況下，則可以繼續(xù)生長(zhǎng)。
徐星說(shuō)，恐龍的行為方式，對(duì)生長(zhǎng)速率也有一定的影響，當(dāng)恐龍達(dá)到性成熟的時(shí)候，很多恐龍產(chǎn)蛋，并有照顧后代的行為，這對(duì)恐龍本身也是一種能量的消耗，也可能會(huì)造成生長(zhǎng)的長(zhǎng)期變慢和停滯。
科研團(tuán)隊(duì)指出，熱河龍的骨組織學(xué)能夠反映環(huán)境的變化甚至行為方式的改變，但如何去區(qū)分這種成因，還需要更多證據(jù)和后續(xù)研究的支持。（中國(guó)青年報(bào) 2020年08月25日12版）