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早白垩世化石显示鸟类牙齿退化模式的多样性

有齿孟子鸟(王敏供图)

有齿孟子鸟(王敏供图)

有齿孟子鸟和李氏叉尾鸟头骨比较(王敏供图)

有齿孟子鸟和李氏叉尾鸟头骨比较(王敏供图)

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:2019年11月12日,英国系统古生物学杂志(Journal of Systematic Palaeontology)发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏、邹晶梅、周爽,周忠和有关基干今鸟型类演化的工作,揭示了牙齿退化在原始鸟类中的多样性,甚至在姐妹群支系中呈现截然不同的模式。

今鸟型类(Ornithuromorpha)是中生代鸟类的一大类群,所有现代鸟类都是从中演化而来的,其最早的化石记录追溯到早白垩世晚期,而这些化石显示了现代鸟类主要生物学特征的起源时间很早。相较于同时代的的反鸟类,早白垩世的今鸟型类化石发现较少,对于这一重要类群早期演化的研究有赖于更多标本的发现。本次研究报道了一件发现于热河生物群九佛堂组(距今约1.2亿年)的近乎完整的今鸟型类化石,命名为有齿孟子鸟(Mengciusornis dentatus)。有齿孟子鸟与2012年周爽等命名的李氏叉尾鸟(Schizooura lii)具有很多在其它基干今鸟型类中未见的特征,如“V”字型的叉骨粗壮且发育叉骨突、肱骨三角肌脊扩展呈方形、大手指近端指节不膨大且稍短于该指的第二指节等。在针对中生代鸟类的系统发育分析中,孟子鸟和叉尾鸟构成姐妹群,是今鸟型类中较早分宜的一个支系,王敏等将该支系命名为叉尾鸟科(Schizoouridae)。虽互为姐妹群,但二者却在其它形态特征方面差异明显,例如孟子鸟的肩胛骨具有一钩状肩峰突,与反鸟类中的鹏鸟相似,而区别于早期今鸟型类;肱骨二头肌脊在前—底面缺失在叉尾鸟中发育的点状窝;尺骨短于肱骨,与包括叉尾鸟在内的中生代今鸟型类截然相反,有可能反映了不同的飞行方式。但其中最大的区别是,孟子鸟前上颌骨在单侧发育四枚粗大的牙齿,而最前面的一枚靠近前上颌骨的最前缘,而其它颌部骨骼均缺失牙齿/牙槽。而在叉尾鸟的上、下颌都没有牙齿/牙槽。

牙齿退化在鸟类不同支系中独立发生了多次,尤其是在今鸟型类中,其潜在的原因并不清楚。在此前发现的今鸟型类中,牙齿若退化,在前上颌骨就会有表现。对此,有学者提出牙齿的退化是由前向后发生的,而孟子鸟的发现表明这并不是唯一的模式。一些研究提出牙齿的退化与喙的出现有关,但已有的化石表明大量中生代鸟类支系独立演化出了喙的结构,喙的出现并不是牙齿退化的诱因。通过对比早期鸟类的牙齿发育情况和食性差异,也没有发现清晰的模式。而这样不规则的牙齿退化模式恰好反映了有关牙齿和喙的发育机制具有可塑性,形成了在亲缘关系很近的类群中呈现出的巨大差异。

本研究得到了中国科学院前沿科学重点研究计划从“0到1”原始创新十年择优项目、国家自然科学优秀青年基金、基础科学中心项目的支持。

文章链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14772019.2019.1682696




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