恐龙如何弄丢了手指js33333金沙线路,准噶尔盆地

2019-08-31 作者:风俗习惯   |   浏览(200)

原标题:小短手萌生记——阿尔瓦雷斯龙演化简史

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“一指禅”恐龙如何弄丢了手指

js33333金沙线路 2花脸角龙复原图,由Portia Sloan Rollings 绘制。

我们的老朋友,饱经风霜的科普战士——霸王龙同志,可能自化石出土开始,就被黑成 “小短手”,一直未能翻身。无论是霸王龙吃面、自拍还是 “say yes”,短手似乎成了霸王龙的一个标志……

上图是乌拉特半爪龙复原图,下图为彭氏西域爪龙骨骼线图

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js33333金沙线路 4花脸角龙骨骼重建图。

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阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图展现了前肢有趣的演化历程。 徐星供图、Vikto Radermacher绘

js33333金沙线路 7基干角龙系统发育分析得到一棵角龙类系统演化“树”。

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乌拉特半爪龙形态奇怪的手部

■本报记者 丁佳

本报讯 美国学术期刊《公共科学图书馆•综合》日前刊登文章称,中国地质大学地球科学学院博士后韩凤禄,美国乔治华盛顿大学Catherine Forster、James Clark,以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星在新疆准噶尔盆地五彩湾地区发现一种新的基干角龙类化石,该发现对研究角龙类的早期起源具有重要意义。 基干角龙类化石发现于五彩湾地区晚侏罗世早期石树沟组,主要保存了包括上颌骨、颧骨、方骨、眶后骨和鳞骨等在内的部分头骨骨骼以及部分足骨。由于保存的头骨和下颌骨绝大部分外侧面具有显著发育的纹饰,所以被命名为“五彩湾花脸角龙”。这是继发现当氏隐龙之后在该地区发现的第二种原始角龙。 恐龙中最著名的类群当属霸王龙和三角龙,它们都生活在晚白垩世。三角龙是一类大型的四足行走植食性恐龙,体长可以达到9米,因头上长了三个角而得名。三角龙所在的演化分支称为新角龙类。角龙类还有另外一个演化分支——鹦鹉嘴龙。鹦鹉嘴龙发现于早白垩世的亚洲地区,因嘴巴类似于现在的鹦鹉而闻名,是一支两足行走的小型植食性恐龙。 鹦鹉嘴龙的头骨一出现就已经非常特化,所以关于它的起源问题一直是个未解之谜,而花脸角龙表现出了很多类似于鹦鹉嘴龙的进步特征,其发现能否为鹦鹉嘴龙的起源提供新的信息?答案是肯定的。韩凤禄等所做的角龙类系统演化分析显示,花脸角龙属于朝阳龙科,而朝阳龙科和鹦鹉嘴龙亲缘关系比它们和新角龙类之间的亲缘关系更近。所以,花脸角龙的发现有助于解开鹦鹉嘴龙的起源问题。同时说明,角龙在晚侏罗世时期已经形成了多个演化分支。 与花脸角龙生活在同一地区和同一时代的还有另外一种原始的角龙——当氏隐龙,以及霸王龙的远亲——五彩冠龙。花脸角龙和当氏隐龙很有可能会受到五彩冠龙的威胁。这说明,角龙类和暴龙类两大家族早在晚侏罗世就已经开始协同演化,它们一直延续至白垩纪末期的恐龙大灭绝。 据悉,该研究得到国家自然科学基金、美国国家自然科学基金资助和中国博士后科学基金资助。

然而

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来自远古的生物经常突破人类的想象力。在这些千奇百怪的动物中,一类名为阿尔瓦雷斯龙的恐龙可能是兽脚类恐龙中最为奇异的一个类群——它们有着与鸟类相似的头骨和后肢,但在极短却非常强壮的前肢上只长着一个特化的大型指爪。

霸王龙的手在恐龙里面并不是最短的,最多也就是第二短的。那恐龙里面,最短的也是最简单的小手,就属于一类对于大众来说毫无名气,但却一直是恐龙学家心目中最诡异的一类恐龙:

阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图,展现了前肢的有趣的演化历程。(ViktoRadermacher绘)

8月24日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星领导的国际团队在《当代生物学》杂志上发表了一项最新研究成果。他们在中国发现了两种新的恐龙——乌拉特半爪龙和彭氏西域爪龙,从而提升了人类对阿尔瓦雷斯龙类如何减少和逐渐丢失手指这一复杂过程的理解。

阿尔瓦雷斯龙

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手指或脚趾数目的减少,在四足动物演化历程中出现过很多次。其中最著名的例子就是北美洲的“马化石序列”。这是一系列从原始类群到进步类群的马类化石,它们揭示了马类演化中四肢指/趾逐渐减少到1个的过程。

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徐星与合作者詹姆斯·克拉克教授在内蒙古自治区进行野外考察

那么,阿尔瓦雷斯龙类到底是怎么逐渐把自己的手指丢失的?

阿尔瓦雷斯龙类,可以说是兽脚类恐龙中最为奇葩的一个演化支。笔者可不是对这类恐龙有什么意见,这类恐龙的命名、形态、分类、食性、地理分布甚至研究历程都非常的吊诡,再加上自这类恐龙发现伊始,就不是任何化石点的主要化石,化石数目稀少,分布非常零星,它们的方方面面问题都引起过学界广泛的争议。可以说,近二十年兽脚类恐龙研究蓬勃发展,尤其是我们熟悉的暴龙类、窃蛋龙类、近鸟类的研究如井喷一般,而阿尔瓦雷斯龙类和它们的好伙伴美颌龙类却还处于一种雾里看山的状态,可以称之为“笼罩在虚骨龙类研究上空的两朵乌云”了。

中国科学家领衔的国际研究团队日前发现和命名了两种新的恐龙:乌拉特半爪龙和彭氏西域爪龙。凶猛的兽脚类恐龙家族里多了两个来自中国的“萌货”。

“阿尔瓦雷斯龙类是一类不可思议的动物。”论文合作者、南非金山大学乔尼尔博士介绍说,“它们就像恐龙里面的土豚和食蚁兽。”

阿尔瓦雷斯龙类

它们属于兽脚类恐龙中最为奇异的一个类群——阿尔瓦雷斯龙类恐龙家族,有着醒目的大爪子、短胳膊,体型“迷你”,甚至不到1米长。在时间尺度上,这两种恐龙生活在早白垩世,介于早期和晚期阿尔瓦雷斯龙类之间。

然而,直到此次发现之前,阿尔瓦雷斯龙类的化石记录在最原始类群和进步类群之间,始终存在着超过9000万年的间隔,尤其是在早白垩世,世界范围内没有任何确切的化石记录。

命名篇

这一最新研究成果在线发表在8月24日的美国《当代生物学》杂志上。研究者是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员、美国乔治·华盛顿大学詹姆斯·克拉克教授和内蒙古龙昊地质古生物研究所谭琳教授等。

徐星、美国乔治华盛顿大学教授詹姆斯:克拉克和内蒙古龙昊地质古生物研究所教授谭琳共同领导的联合考察队,于2005年在中国新疆准噶尔盆地发现了西域爪龙,并于2009年在中国内蒙古自治区西北部地区发现了半爪龙。

阿尔瓦雷斯龙类(当时建立的是科),是南美传奇恐龙科学家波拿巴在研究报道一类发现于阿根廷的兽脚类恐龙——阿尔瓦雷斯龙属时,建立的一个分类单元。 熟悉恐龙灭绝理论的你,肯定一下就会想起提出陨石撞击地球导致恐龙灭绝学说的物理学家,诺贝尔奖获得者阿尔瓦雷斯和他的儿子,地质学家小阿尔瓦雷斯。那么,这类恐龙应该是纪念阿尔瓦雷斯父子的吧?

徐星说,这两个新恐龙的化石材料呈现出其类群进化的过渡性。它揭示了阿尔瓦雷斯龙类恐龙如何演化出只有一个手指的手。

这两种新的阿尔瓦雷斯龙类化石恰恰产自这9000万年地质历史间隔期。它们具有一些典型的晚期阿尔瓦雷斯龙类特征,比如特化增大的第一指爪、具有高力学效率的前臂结构和粗壮的肱骨。但是,它们前肢的相对比例却更接近原始类群。

并不是。实际上,这类恐龙是波拿巴为纪念一位阿根廷历史学家阿尔瓦雷斯而命名的。时至今日,很多对阿尔瓦雷斯龙类的介绍,仍会把它们与提出恐龙灭绝理论的阿尔瓦雷斯父子关联,实际上,虽然阿尔瓦雷斯龙类很多属种生活在白垩纪晚期,但与阿尔瓦雷斯父子实际上并无瓜葛。

人类对阿尔瓦雷斯龙类如何减少和逐渐丢失手指这一复杂过程一直迷惑不解。对像人类这样的灵长类而言,灵活的手指可以帮助捕猎、收集食物,发明和使用工具,这是人类逐渐与猿类区分开来的关键进化。但兽脚类恐龙却经历了不同的趋势——手指减少。“但它们多数减少到3个手指就稳定下来,像阿尔瓦雷斯龙类这样的个别类群,情况更为特殊。”徐星说。

基于此,科研人员对半爪龙和西域爪龙进行形态学进行观察研究,逐渐揭示了阿尔瓦雷斯龙类前肢的宏演化历程:从早期较长的“抓握型”前肢,到前肢较长并拥有特化手爪的半爪龙和西域爪龙,再到晚期高度特化、缩短、长着功能性单指的前肢。

阿尔瓦雷斯龙类

兽脚类恐龙基本都是食肉恐龙,如霸王龙、迅猛龙等,但阿尔瓦雷斯龙类恐龙却是“食虫”的。研究合作者、南非金山大学的乔尼尔博士说:“它们像恐龙里面的土豚和食蚁兽。”

“这种转变以渐进的方式持续了近5000万年。”徐星说,“也许有一天,阿尔瓦雷斯龙类的演化历程会变成像‘马化石序列’那样经典的宏演化例证。”

研究历程篇

有趣的是,早期的阿尔瓦雷斯龙类具有典型的肉食型牙齿和更利于抓握猎物的手,而只有晚期的阿尔瓦雷斯龙类才演化出了巨大的单爪。

有趣的是,早期的阿尔瓦雷斯龙类具有典型的肉食型牙齿和更利于抓握猎物的手部,而晚期类群演化出了巨大的单爪,这些大爪子很有可能用来挖掘破坏朽木和蚁穴并且吃食内部的蚂蚁或者白蚁。半爪龙和西域爪龙的化石,则恰好展示了这类恐龙逐渐适应新食物的过程。

既然提到了阿尔瓦雷斯龙类这个名字的由来,就要讲一讲这个类群奇妙的研究历程,尤其是早期历程。阿尔瓦雷斯龙类最早的标本,是在南美洲阿根廷晚白垩世早期的地层当中发现的。发现之后,波拿巴就建立了一个阿尔瓦雷斯龙科,来包括这些在他看来可能与似鸟龙类近似的小型恐龙。

最早和最晚的阿尔瓦雷斯龙类之间存在一个至少长达9000万年的化石空白阶段。半爪龙和西域爪龙恰好生活在这一空白阶段的中间点左右。

此外,这些“短胳膊”恐龙的体型非常小,有的体长甚至小于1米。这和另一类前肢缩短的著名恐龙——体型庞大的暴龙明显不同。

js33333金沙线路,而后不久,美国纽约自然历史博物馆的考察队,陆续在外蒙古晚白垩世晚期地层当中报道了一些翅膀高度退化的“鸟”的化石,这种“鸟”不但没有翅膀,整个前肢还极度缩短,手部只保留了一个大的手指(实际上还有两个极小的手指),因此 “单爪鸟”就闪亮登场了。

对这两种新恐龙的形态学观察研究揭示了阿尔瓦雷斯龙类的前肢宏演化历程:从早期前肢较长,有三个手指,便于抓握;到半爪龙和西域爪龙仍有三个手指,但外侧两个明显变细、变短;再到晚期前肢变短,多数还是三个手指,但能用的只有一个大拇指,其他两个非常小,甚至个别晚期物种就只有一个手指了。

克拉克说:“这类恐龙展示了生物是如何随着时间而改变它们的生态位,比如从食肉转变到食虫的。”

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这些大爪子很有可能是用来挖掘破坏朽木和蚁穴的,以便恐龙吃食内部的蚂蚁或者白蚁。“半爪龙和西域爪龙的化石,正好展示了阿尔瓦雷斯龙类逐渐适应这种新食物的过程,因此非常重要。”徐星说。

相关论文信息:doi:10.1016/j.cub.2018.07.057

“单爪鸟”复原图

研究者之一克拉克教授说,从食肉转变到食虫——这类恐龙展示了一个演化支系上的生物是如何随着时间而改变它们在食物链上的位置的。

《中国科学报》 (2018-08-28 第4版 综合)

(图片来自维基百科,作者ArthurWeasley)

牛津大学的罗杰·本森博士认为,两件新的化石标本具有很长的前肢,这说明这种恐龙在演化历程较晚的时候才有了短前肢。

再而后,又报道了一件产自蒙古的新标本,因为头骨太像鸟的头骨了,就被命名为 Shuvuuia ,也就是蒙古“鸟”的意思,当时译称沙漠蒙古古鸟(今翻译为沙漠鸟面龙)。相关研究引起了很大的争议,很多科学家发文认为这几件蒙古的标本,是恐龙而不是鸟,但在相当长一段时间,没有人把晚白垩晚期蒙古的几个当时被称为“单爪鸟类(现在翻译为单爪龙类)”标本和远在地球另一端的晚白垩世早期的阿尔瓦雷斯龙科的成员联系起来。

西域爪龙于2005年发现于中国新疆的准噶尔盆地,半爪龙于2009年发现于中国内蒙古自治区西北部地区。“新发现显示,阿尔瓦雷斯龙类很可能在亚洲起源后迁徙到其他大陆的,这不同于传统观点,即这一类群在泛大陆解体过程中分别在南方大陆和北方大陆进行了独立演化。”徐星说。

而后,阿根廷另一位恐龙学家诺瓦斯报道了一件重要的阿尔瓦雷斯龙类标本——波氏爪龙(这名字正是来纪念前面提到的传奇古生物学家波拿巴的),科学家惊奇的发现,所谓的“单爪鸟类” 实际上很可能是南美洲阿尔瓦雷斯龙科恐龙的后裔。只不过相较于南美祖先相对庞大的身型,蒙古的 “单爪鸟类”体型更小,更纤细。另外,南美的阿尔瓦雷斯龙科成员也具有一个极度发育的大手指,前肢也很短,这一切证据,逐渐勾勒出了虚骨龙类中一个不为人知的演化支系——阿尔瓦雷斯龙类。

在过去的几十年间,中国产出了一批最为重要的恐龙化石标本。徐星说:“此次研究仅仅展示了我们惊人发现的冰山一角。”

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波氏爪龙,虽然体型大很多,但具有类似蒙古戈壁“单爪龙类”的前肢

(图片来自维基百科,作者GabrielNU)

止于此,阿尔瓦雷斯龙类的所有标本,都还是发现在晚白垩世沉积的地层当中。而这一类恐龙的系统发育学位置,却处于手盗龙类基干的位置。考虑到其他手盗龙类演化支系都有生活在早白垩世甚至晚侏罗世的代表,这类“仅存”于晚白垩世恐龙盛世余辉中的“原始”恐龙就显得有些不伦不类了。

幸运的是,中科院古脊椎所徐星研究员联合美国乔治华盛顿大学同事,在2010年报道了当时已知最早的阿尔瓦雷斯龙类的代表——灵巧简手龙(Haplocheirus sollers),简手龙的发现一次性的将阿尔瓦雷斯龙类的化石记录提前到了约一亿六千晚年晚侏罗世,阿尔瓦雷斯龙类也成为了手盗龙类中化石记录最早的类群之一。

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简手龙复原图,其形态与后期的阿尔瓦雷斯龙类实际上还有很大差别(徐星供图, Portia Sloan绘)

然而,虽然发现了简手龙属,但简手龙属与生存年代最早的晚白垩世阿尔瓦雷斯龙类之间仍然存在着超过八千万年的间隔,整个早白垩世,全世界范围内没有任何阿尔瓦雷斯龙类的记录。

同时,简手龙与南美晚白垩世早期的大型阿尔瓦雷斯龙类,除了体型都比较大外,还是有非常多的形态学差异。虽然属名寓意“简单的手”,但简手龙的每个手仍然具有灵活的三指。而所有晚白垩世的阿尔瓦雷斯龙类,它们的外侧两个手指都已经极度退化甚至消失不见了,每个手只有最内侧手指粗壮巨大,与简手龙灵活的手掌区别明显。

那么,在这个八千万年的间隔中,阿尔瓦雷斯龙类经历了什么呢?这就需要早白垩世的化石证据来说明了。

阿尔瓦雷斯龙类

新发现

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员领导的国际科研团队,在2018年8月24日的《当代生物学》(Current Biology)杂志上报道了这个转折期的关键化石,乌拉特半爪龙(Bannykus wulatensis)彭氏西域爪龙(Xiyunykus pengi),除此之外,本文的系统发育学工作还将之前分类位置不明确的**敖闰龙属吐谷鲁龙属**归入了阿尔瓦雷斯龙类。

此次研究极大的丰富了阿尔瓦雷斯龙类种类,尤其是原始阿尔瓦雷斯龙类,从简手龙属一个“独苗“,到敖闰龙、简手龙、半爪龙、西域爪龙和吐谷鲁龙的”五子登科“,这使得我们对阿尔瓦雷斯龙类在晚侏罗世到早白垩世的演化历程,第一次有了详细的了解。

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阿尔瓦雷斯龙类代表性物种复原图,展现了前肢的有趣的演化历程(徐星供图、Vikto Radermacher 绘)

这些新归入阿尔瓦雷斯龙类大家庭的恐龙,它们的手部结构形态各异又相互关联,为我们呈现出了阿尔瓦雷斯龙类这种特化手部的演化历程:

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以简手龙属为代表的晚侏罗世的阿尔瓦雷斯龙类,它们往往具有较长的前肢和适合抓握的灵活手掌,其中它们手部三指,中间指头最长,但内侧手指最为粗壮。

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以半爪龙属早白垩世的阿尔瓦雷斯龙类为代表,它们的最内侧手指逐渐变为最为发达的手指,但前肢还相对较长,整体面貌介于晚侏罗世阿尔瓦雷斯龙类和晚白垩世阿尔瓦雷斯龙类之间。

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晚白垩世的阿尔瓦雷斯龙类,无论是南美洲大体型的波氏爪龙属还是蒙古高原上最进步的单爪龙属,它们的前肢都变得非常特化,长度缩短,前臂非常适合挖掘,内侧手指最大, 外侧手指退化缩小甚至消失。

在哺乳动物演化历史中,美洲马化石序列展示了马类从五指/趾到单指/趾的演化历程,是宏演化的著名例证。此次对阿尔瓦雷斯龙类的研究,也展示出了类似的演化历程,可以说是宏演化在兽脚类恐龙演化中的一次重要体现。

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手太短了也不好,太低的东西挖不到啊

(朱子恒绘 )

随着对阿尔瓦雷斯龙类手部演化研究,这个类群恐龙在演化史上的生态位的变化,也逐渐明晰起来。晚侏罗世的阿尔瓦雷斯龙类,具有灵巧的手掌和带有锯齿的牙齿,这说明此时的它们还是以捕猎小型动物为生的捕食者。但从早白垩世的半爪龙属和西域爪龙属开始,逐渐特化加大的第一指和适合挖掘的前臂,说明这类恐龙开始用前肢做更多的挖掘工作。

而后,进步的晚白垩世阿尔瓦雷斯龙类形态上已经非常接近现今的土豚或者食蚁兽,它们的前肢非常适合挖掘,而头部也逐渐变得纤细。阿尔瓦雷斯龙类近一亿年的演化历史,是从中小型肉食捕猎者到小型食虫动物的历程。

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快跑的爪儿有虫吃,临河爪龙复原图(徐星供图、NobuTamura 绘)

当然,阿尔瓦雷斯龙类作为虚骨龙类中最不为人所知的一个类群,还有着非常多的科学问题有待我们去探索。比如阿尔瓦雷斯龙类为何在白垩纪越变越小?前肢为何越来越短?牙齿为何逐渐减少?这些问题,都需要更多的化石材料和相关研究才能为我们解答。

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一个对“单爪”的临河爪龙的奇怪脑洞

(匿名人士供图,来源不可考)

来源:中国科学院古脊椎动物与古人类研究所返回搜狐,查看更多

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