內(nèi)容摘要:馬氏燕鳥捕食魚類復(fù)原圖馬氏燕鳥頭骨前部照片,紅箭頭為前齒骨,藍(lán)箭頭是和前齒骨咬合的前上頜骨的缺齒部位神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)科普中國制作:栗靜舒):上世紀(jì)八十年代,美國堪薩斯大學(xué)的古鳥類學(xué)家拉里
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馬氏燕鳥捕食魚類復(fù)原圖

馬氏燕鳥頭骨前部照片,紅箭頭為前齒骨,堊紀(jì)藍(lán)箭頭是鳥類和前齒骨咬合的前上頜骨的缺齒部位
(神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)科普中國(制作:栗靜舒):上世紀(jì)八十年代,美國堪薩斯大學(xué)的前齒古鳥類學(xué)家拉里·馬丁(Larry D. Martin)首次在白堊紀(jì)今鳥型類化石中觀察到了齒骨邊緣的一個(gè)小小骨茬。根據(jù)它所在的骨研位置,馬丁將其命名為前齒骨。究取進(jìn)展
今鳥型類是得新中生代最為進(jìn)步的鳥類支系,現(xiàn)生鳥類就是馬氏燕鳥從中演化而來。直至今日,貪吃除了在中生代今鳥型類(如燕鳥、贏白義縣鳥、堊紀(jì)紅山鳥等)中發(fā)現(xiàn)了前齒骨,鳥類無論是前齒在更原始的類群(比如始祖鳥,孔子鳥或者反鳥類),還是在現(xiàn)生鳥類里,都再也追尋不到前齒骨的
寧波外圍女模特平臺(外圍預(yù)約)電話微信156-8194-*7106提供頂級外圍女上門,可滿足你的一切要求蹤影,因此可謂“空前絕后”。
這塊奇特的小骨頭就像是譜寫在演化史上神秘而孤立的一章。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對于這塊小骨頭的研究,也僅停留在簡要的描述階段,并不了解其來源以及功能。
而馬丁的學(xué)生——曾經(jīng)在堪薩斯大學(xué)獲得博士學(xué)位、現(xiàn)如今為中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員的周忠和,卻從未停止對它的好奇和探究。11月18日,《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)在線發(fā)表了周忠和、Alida Bailleul團(tuán)隊(duì)的研究成果,有望揭開這塊神秘骨頭的面紗。
神秘小骨頭的存在竟是為了獲取食物?
本次研究的材料——熱河生物群的馬氏燕鳥(Yanornis martini)化石,發(fā)現(xiàn)于中國遼寧省西部朝陽市的九佛堂組,種名“馬氏”就是為了紀(jì)念首次命名前齒骨的古生物學(xué)家馬丁。燕鳥的大小與白鴿接近,頭骨很長,嘴里約有30顆牙齒。從燕鳥胃部殘留的魚類骨骸推測,魚類可能是燕鳥的主要食物來源。
此次,當(dāng)研究者運(yùn)用骨骼形態(tài)觀察、顯微CT以及nano-CT斷層掃描重建、古組織學(xué)切片、掃描電子顯微鏡分析等多種手段分析前齒骨時(shí),他們在前齒骨以及齒骨之間發(fā)現(xiàn)了特殊的關(guān)節(jié)軟骨存在的痕跡。
關(guān)節(jié)軟骨的存在表明,前齒骨可能通過此關(guān)節(jié)與齒骨相連,并受下頜神經(jīng)分支的控制。這個(gè)關(guān)節(jié)可以增加下頜的活動(dòng)性,而這種增強(qiáng)的活動(dòng)性顯然與鳥類的取食功能有關(guān)。顯然,可動(dòng)的下頜使得鳥類在獵食的時(shí)候擁有了更高度的靈巧性,因此,這一只馬氏燕鳥在捕食它生命中“最后的晚餐”——某條魚的時(shí)候,前齒骨無疑發(fā)揮了一定的作用。
前齒骨的“前身”
基于化石以及已有的現(xiàn)生鳥類的胚胎發(fā)育的研究數(shù)據(jù),研究人員對前齒骨的來源也進(jìn)行了探討。
首先,在現(xiàn)生鳥類齒骨骨骼形成的發(fā)育過程中,并沒有前齒骨發(fā)育的任何線索;其次,研究者推測前齒骨與麥?zhǔn)宪浌牵∕eckel’s cartilage, 也稱第一鰓弓軟骨或下頜軟骨)的發(fā)育也無直接關(guān)系,而應(yīng)該屬于籽骨(Sesamoid bone)一類的骨骼。
從解剖學(xué)上講,籽骨是嵌入肌腱內(nèi)的骨骼。在人體內(nèi),籽骨通常可見于跨關(guān)節(jié)的肌腱處(如手、膝、足等部位),一般起到保護(hù)肌腱和提高其機(jī)械性的功能(例如存在于膝關(guān)節(jié)的髕骨)。而前齒骨就可能起到了相類似生物力學(xué)作用。一般情況下,籽骨都生長在頭后骨骼部分,但是也有特殊情況,比如北島垂耳鴉的頭骨內(nèi)下頜關(guān)節(jié)部分,就長有三塊籽骨。而前齒骨,可能就是這種長在頭骨的特殊籽骨。
也就是說,前齒骨并非起源于頜骨中任何已有的骨骼,它的出現(xiàn)代表今鳥類演化的一個(gè)特有支系中的創(chuàng)新特征。但是鑒于前齒骨的化石很小,保存也更為罕見,這一推測仍有待進(jìn)一步研究予以驗(yàn)證。
特殊的“頭骨可動(dòng)性”
除了關(guān)節(jié)軟骨,研究者還在前齒骨的組織切片里,發(fā)現(xiàn)了角質(zhì)喙存在的證據(jù)。
角質(zhì)喙主要存在于現(xiàn)生鳥類,保護(hù)著齒骨和上頜骨的最前端。馬氏燕鳥的前齒骨很可能曾經(jīng)被角質(zhì)喙所包裹。不僅如此,前齒骨的存在和今鳥類嘴部最前端的缺齒性有一定的關(guān)聯(lián),在上前頜骨末端與與前齒骨相互咬合的部分,牙齒顯然是缺失的,這部分可能和前齒骨一樣,也被角質(zhì)喙所包裹,并能夠感知外界的受力激發(fā)的信號。
“頭骨可動(dòng)性”是主要發(fā)生在頭骨內(nèi)上頜和腦顱之間的運(yùn)動(dòng),在現(xiàn)生鳥類中很普遍,許多鳥類在前頜骨、鼻骨、額骨關(guān)聯(lián)處可以發(fā)生一定程度的相對運(yùn)動(dòng)。這一特征可能是鳥類能夠演化至今的重要優(yōu)勢之一,但是相關(guān)證據(jù)在白堊紀(jì)的古鳥類中卻很少出現(xiàn)。
本次研究證明,馬氏燕鳥上頜骨末端的角質(zhì)喙、前齒骨、牙齒、齒骨,展現(xiàn)了一種極具特色、但是已經(jīng)不復(fù)存在的、高度靈活的白堊紀(jì)古鳥類頭骨可動(dòng)性(cranial kinesis)。這種特殊的“頭骨可動(dòng)性”可能僅僅局限在滅絕的今鳥型類化石中,并且從早白堊世一直持續(xù)至晚白堊世。遺憾的是,在之后的演化過程中,這種方式逐漸消失,而這一特殊的“頭骨可動(dòng)性”究竟是如何運(yùn)作的,成為一道新的科學(xué)難題。
不過,本次研究已經(jīng)顯示出將高精度顯微CT數(shù)據(jù)與古組織研究結(jié)合的學(xué)術(shù)潛力。也許在未來,類似的演化難題有望被研究者們逐一解答。
參考文獻(xiàn):
1.Martin L (1987) The beginning of the modern avian radiation. Documents des Laboratoires de Géologie de Lyon 99:9-19.
2.Zhou Z & Martin LD (2011) Distribution of the predentary bone in Mesozoic ornithurine birds. Journal of Systematic Palaeontology 9(1):25-31.
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4.Bailleul AM, Hall BK, & Horner JR (2012) First Evidence of Dinosaurian Secondary Cartilage in the Post-Hatching Skull of Hypacrosaurus stebingeri (Dinosauria, Ornithischia). Plos One 7(4):e36112.
6.5. Bailleul AM, Li ZH, O’Connor JK, & Zhou ZH (2019) Origin of the avian predentary and evidence of a unique form of cranial kinesis in Cretaceous ornithuromorphs.PNAS.DOI: 10.1073/pnas.1911820116
7.維基百科
相關(guān)報(bào)道:白堊紀(jì)鳥類前齒骨研究取得新進(jìn)展
(神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所:長在白堊紀(jì)今鳥型類下頜最前部的前齒骨,是鳥類演化史上出現(xiàn)過的最奇怪的骨骼之一,當(dāng)前學(xué)術(shù)界對其的研究還停留在簡要的描述階段。11月18日,美國科學(xué)院院刊(PNAS)在線發(fā)表了中科院古脊椎所周忠和、Alida Bailleul團(tuán)隊(duì)的最新研究成果,有望揭開這塊神秘骨骼的面紗。
本項(xiàng)研究采用了一系列分析測試手段,包括骨骼形態(tài)觀察、顯微CT以及nano-CT斷層掃描重建、古組織學(xué)切片、掃描電子顯微鏡分析等,詳細(xì)研究了來自于熱河生物群馬氏燕鳥(Yanornis martini)的前齒骨和其可能關(guān)節(jié)的部分齒骨的前端。結(jié)果顯示,前齒骨以及齒骨之間可能通過關(guān)節(jié)軟骨相連,并受下頜神經(jīng)分支的控制,該關(guān)節(jié)可以增加了下頜的活動(dòng)性,而這種增強(qiáng)的活動(dòng)性顯然與鳥類的取食功能有關(guān),無疑在處理食物的時(shí)候具有高度的靈巧性。
研究者還發(fā)現(xiàn),前齒骨的存在與鳥類最前端的缺齒性有一定關(guān)聯(lián),前齒骨與上前頜骨末端可能都被骨質(zhì)喙所包裹,并能夠感知外界的受力激發(fā)的信號。頜骨末端的角質(zhì)喙、前齒骨、牙齒、齒骨,展現(xiàn)了一種極具特征、已經(jīng)滅絕的高度靈活的頭骨可動(dòng)性(cranial kinesis),但是這種方式可能僅僅局限在滅絕的今鳥型類化石中,從早白堊世一直持續(xù)至晚白堊世,之后逐漸消失。
此外,基于化石以及已有的現(xiàn)生鳥類的胚胎發(fā)育的研究數(shù)據(jù),研究者推測前齒骨應(yīng)該屬于籽骨(sesamoid bone)一類的骨骼,而并非起源于頜骨中任何已有的骨骼,代表了今鳥類演化的一個(gè)特有支系中的創(chuàng)新特征。但是鑒于前齒骨的化石很小,保存也更為罕見,所以這一推測仍然有待進(jìn)一步研究予以驗(yàn)證。
該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目“克拉通破壞與陸地生物演化”,中科院國際人才計(jì)劃(PIFI)項(xiàng)目以及中科院先導(dǎo)項(xiàng)目的資助。
原文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2019/11/12/1911820116