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科学家首次在缅甸琥珀中发现恐龙时代古鸟类

被树胶粘住的反鸟类想象图。(作者:张宗达)

被树胶粘住的反鸟类想象图。(作者:张宗达)

人手,天使之翼标本与反鸟类的同比例重建图。

人手,天使之翼标本与反鸟类的同比例重建图。

罗斯标本

罗斯标本

天使之翼标本_羽毛的色素带

天使之翼标本_羽毛的色素带

罗斯标本和天使之翼标本的CT重建图像

罗斯标本和天使之翼标本的CT重建图像

(神秘的地球uux.cn报道)提要:缅甸琥珀中保存的反鸟类翅膀为我们提供了一个绝无仅有的机会,让我们能够从这些封印在时光胶囊中的动物身上获取全新的细节。琥珀为这种已灭绝的有齿鸟类提供了有史以来最为鲜活的样本。它们表明,反鸟类的幼年个体在只有蜂鸟大小的时候就已经具有类似成年鸟类的羽毛,而且羽毛的结构和生长方式都和现生鸟类十分相似。我们可以从标本中看出各个羽毛的位置以及它们是在何处插入皮肤的。这些标本甚至保存了羽毛中最细小的分支(羽支),而存留的色素表明翅膀底色为深棕色,表面带有浅色圆点或条带,底面为浅色或白色。这个项目最让我们兴奋的地方在于,这是第一个同时保存了羽毛和骨骼的琥珀,而且非常确凿可靠。

据新浪科技6月29日消息:中加英美等国的古生物学家和昆虫学家宣称,他们发现了有史以来第一批琥珀中的鸟标本,这是人类首次有缘一睹恐龙时代古鸟类的真实面目,对古生物学界带来强烈的震动。这篇论文发表于著名的《自然》杂志子刊《自然通讯》(Nature Communications)上,由中国地质大学(北京)的邢立达博士与加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆的瑞安?麦凯勒教授领衔研究。

琥珀是一种有机物宝石矿物。地质时期的树脂掩埋于地下,在漫长的岁月中挥发并聚合、固化形成琥珀。琥珀中常常保存有古昆虫或古植物,而蜥蜴之类的脊椎动物则极为罕见。琥珀与古生物的触电,是科幻电影《侏罗纪公园》。影片中约翰?哈蒙德博士在研究恐龙的过程中发现一只吸了恐龙血又被困在树脂化石中的蚊子,他从蚊子体内的恐龙血中提取出DNA,复制出了真正的恐龙,并建成一个恐龙“侏罗纪公园”。

“我从来没有奢望过我们能在琥珀里发现白垩纪的鸟类——兽脚类恐龙的后裔,”邢立达博士回忆其首次看到这些标本的情形仍难掩激动,“但它们就真真切切地出现在你面前,我才意识到这是人类首次有机会看到真实的古鸟类。”此次的标本包括了两个鸟类的翅膀和部分软组织。

此前,我们对白垩纪鸟类的了解仅限于化石记录,虽然中国辽宁等地那极为细腻的沉积岩包括羽毛的印痕等丰富的细节,但琥珀中的古鸟类标本则是直接来自动物本身,由于没有经过化石化作用,因此保存极为完好,具有与生前几乎无异的细节,对研究古生物演化的科学研究者们而言,这些材料是梦寐以求的素材。此次描述的标本来自著名的琥珀产区之一,缅甸北部克钦邦胡康河谷。最早有关缅甸琥珀的记载见于中国汉朝的文献,但对其内含物的研究历史仅仅大约100年。

中国科学院动物所副研究员白明博士对记者表示,研究团队获取标本之后用了多种手段检验其真伪,包括最基本的荧光反应,以及同步辐射、微CT等手段。“一致的荧光色证实两个标本的各个部分都是原始材料,未经切割和改造。当然,更简单的办法是我从其中观察到如今已经灭绝的昆虫,这是非常重要的直接证据。”白明博士说道。

“这两件标本距今约9900万年前,来自白垩纪中期诺曼森阶,我们将其称之为‘天使之翼’与‘罗斯’标本”,瑞安?麦凯勒教授介绍说,“标本非常小,天使之翼展开后为18毫米,而罗斯只有12毫米,这极小的尺寸、骨骼的发育情况、各指的比例,都表明标本为早熟性的幼鸟。”

中国科学院古脊椎所的邹晶梅研究员和王敏副研究员认为,基于重建的3D数据,可以观察到两件标本的骨骼形态学、比例和羽毛特征大致相似,都属于典型的反鸟类。目前我们暂时将它们归为同一个物种,但发育后的成体可能会有很大的变化。

反鸟类是白垩纪出现的一类相对原始且十分特化的鸟类,其肩带骨骼的关节组合与现生鸟类的相反。反鸟类和今鸟类是鸟类演化的两个主要的谱系。反鸟类繁盛于白垩纪,灭绝于白垩纪末期,被认为是鸟类起源之后第一支成功实现全球性辐射的谱系。今鸟类是鸟类向现生鸟类演化的谱系,包括所有现生鸟类及其祖先类群。两者组成了中生代鸟类中进步的、有主动扇动翅膀飞行能力的两大姐妹类群。中国辽宁西部地区发现了非常丰富的鸟类化石,其中多半都属于反鸟类,如华夏鸟、波罗赤鸟、中国鸟、始反鸟、长翼鸟、原羽鸟、长嘴鸟等等。

国际古生物协会前任主席、英国布里斯托大学的迈克尔?本顿院士介绍道,这些反鸟类幼鸟标本已经具有了现代鸟类的羽毛类型,让我们得以从细微的角度观察到反鸟类幼鸟的羽毛生长方式,鸟翼骨骼形态学,以及羽囊、羽区和裸区等,这些细节皆是前所未见的。

天使之翼标本保存较好,包括了桡尺骨、掌骨、指区,以及多种不同形态的羽毛。手指共3根,指式为2-3-1,明显区别于三指型非鸟兽脚类的指骨排列方式(2-3-4)。羽毛包括9根高度不对称的初级飞羽,还能观察到5根次级飞羽的基干部分。小翼指有3根羽毛,形态区别于前述的羽毛。此外,覆羽区至少包括了3排廓羽。

虽然两件标本的翅膀乍一看都接近黑色,但在各种光照条件下进行的宏观和微观观察之后,我们发现天使之翼标本是以黑色为主的胡桃棕色,而罗斯标本的大部分区域则呈现出更深的棕黑色。两件标本的廓羽颜色从略浅于飞羽的颜色过渡到银色或白色。

这么小的鸟儿骨骼上的羽毛完全发育,这是一种幼鸟中存在的早成性或超早成性现象。这种特性使得幼鸟出壳后很快便能独立取食。但这两件标本中的鸟儿很显然还没有撑到成年。论文作者之一,台北市立大学运动能力分析实验室的曾国维教授告诉记者:“天使之翼标本中的双向爪痕,标本四周的大量腐败物,以及裸区暴露出的皂化外观,都表明标本至少在被树脂部分包裹时还依然活着,其大部分腐败过程在无氧环境中发生。而罗斯标本则没有这些特征,说明它很可能来自一具尸体,在其接触树脂前就已经完全腐败。琥珀内没有大量腐败物和挣扎痕迹也可能是某种行为学的结果:掠食者撕下了鸟的翅膀,但没有食用,而是将它丢弃。”

“标本虽小,但极为难得,从某种意义上讲,它们是世界上最小的恐龙,其体长只有3.5厘米。”中国科学院古脊椎所的徐星研究员评价道,“标本表明反鸟类似乎已具有现生鸟类的大部分羽毛类型,在羽毛的排列方式、颜色和微结构上都非常相似。这是我们首次在如此大规模的细节上去了解反鸟类。”

对于本研究,大众最关心的问题则是能否复活琥珀中的古生物?

“这个问题的核心是DNA的半衰期”,邢立达博士解释道,“一个死亡生物的DNA核苷酸骨架之间的化学键半数降解掉所需的时间大约是521年,这个数字在极端环境下会有变化,比如永冻土中的猛犸象有不少标本能提取到DNA片段,但是,此前报道的数千万前的古DNA还存在很大争议,缅甸琥珀标本的年龄近1亿年,即便使用超高灵敏新一代DNA测序技术也几无可能获得有价值的DNA片段,因此电影《侏罗纪公园》中恐龙场景目前依旧只能留在科幻里。”

不过,邢立达博士透露,目前研究工作还在继续深入中,研究团队获取了一批琥珀中脊椎动物的标本,正在紧锣密鼓地进行研究。“最终我们会看到一个强多样化的东南亚白垩纪中期脊椎动物群,这将是一个极其美妙的未来。”

该研究项目得到了中国国家重点基础研究发展计划(973计划)、中国国家自然科学基金、加拿大自然科学和工程研究理事会、美国国家地理学会、德国洪堡基金等十余个项目的资助。

相关报道:9900万年前的鸟类翅膀首次“现形” 被保存缅甸琥珀中

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报北京6月28日电(张梦然):在英国《自然—通讯》杂志28日发表的一项化石研究中,中加科学家描述了两片9900万年前的鸟类翅膀,它们被保存在缅甸的琥珀中。这是首次发现来自白垩纪的动物毛囊和羽毛排列,使人们对古代鸟类翅膀幼年期发育情况有了新的了解。

长期以来,人们对白垩纪鸟类翅膀和羽毛的了解大都来自二维碳质压膜化石,或保存于琥珀中的单独羽毛。虽然这些化石也很珍贵,但无法提供本研究中三维样本那样丰富的信息。

此次,中国地质大学邢立达、加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞恩·麦克凯勒及其研究团队,于缅甸克钦邦发现了两块化石样本。据认为,发现样本的地点有9900万年历史。团队成员使用同步加速器X射线显微CT扫描,研究了化石中的骨骼、羽毛结构及排列方式。通过与其他化石物种比较表明,这些翅膀属于反鸟亚纲的鸟类。这种原始鸟类一般体型偏小,有较强的飞行能力,是中生代白垩纪分布最广、种类和数量最丰富的鸟类,在全世界各大陆几乎均有发现。但在白垩纪结束时,所有的反鸟都灭绝了。

由于这次发现的鸟类翅膀较小,骨骼发育不完全,研究人员认为,其死亡时仍处于幼年期,但羽毛发育程度却达到了晚年水平,这意味着,这些鸟类在孵化时就已相当成熟,属于早熟性的鸟类。

研究人员还指出,总体而言,这颗翅膀化石中的羽毛类型和现代鸟类的非常像。事实上,大多数羽毛类型,包括羽毛的排列方式、色素沉着和微观结构等都是相似的。

相关报道:科学家首次发现琥珀中的古鸟类 人类首窥恐龙时代鸟类真面目

(神秘的地球uux.cn报道)据光明日报北京6月28日电(齐芳):在北京时间6月28日出版的《自然》杂志子刊《自然-通讯》上,一个由中、加、英、美等国科学家组成的国际团队报告:他们发现了有史以来第一批琥珀中保存的古鸟类标本。虽然这两件标本非常小,只保留了幼鸟的翅膀,不过其保存完好的细节,让人类第一次能够窥到恐龙时代鸟类的真面目。

距今约9900万年

这项研究的领导者之一、中国地质大学(北京)邢立达博士介绍,此次标本包括两个鸟类的翅膀和部分软组织,发现自著名的琥珀产区之一——缅甸北部克钦邦胡康河谷。

“这两件标本距今约9900万年,我们分别将其命名为‘天使之翼’和‘罗斯’。”团队的另一位主要领导者瑞安·麦凯勒教授介绍,“‘天使之翼’展开后为18毫米,‘罗斯’只有12毫米。从标本的尺寸、骨骼的发育情况和比例来看,都表明标本为早熟性幼鸟的翅膀。”

那么,两只翅膀是如何被单独保存下来的?论文作者之一,台北市立大学运动能力分析实验室的曾国维教授解释说:“‘天使之翼’标本中有双向爪痕,标本四周还有大量腐败物,以及裸区暴露出的皂化外观等,这些都表明标本至少在被树脂部分包裹时还活着。而‘罗斯’标本则没有这些特征,说明它很可能来自一具尸体,在其接触树脂前就已经完全腐败。”

研究鸟类进化的新窗口

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的邹晶梅研究员和王敏副研究员认为,基于重建的3D数据,这两件标本都属于典型的反鸟类,“目前我们暂时将它们归为同一个物种,但发育后的成体可能会有很大的变化”。

反鸟类和今鸟类是鸟类演化的两个主要谱系,反鸟类繁盛于白垩纪,灭绝于白垩纪末期,被认为是鸟类起源之后第一支成功实现全球性辐射的谱系。而今鸟类是鸟类向现生鸟类演化的谱系,演化出包括所有现生鸟类及其祖先类群。

科学家介绍,这些“封印”在时光胶囊中的动物,提供了反鸟类有史以来最为鲜活的研究样本。它们表明,反鸟类的幼年个体在只有蜂鸟大小的时候就已经具有类似成年鸟类的羽毛,而且羽毛的结构和生长方式都和现生鸟类十分相似。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员认为:“从某种意义上讲,它们可能是世界上最小的恐龙,其体长只有3.5厘米。”

邢立达透露,研究团队还在琥珀中发现了脊椎动物标本,目前正在紧锣密鼓地进行研究。“或许,最终我们会看到一个强多样化的东南亚白垩纪中期脊椎动物群,这将是一个极其美妙的未来。”





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