我國(guó)科學(xué)家在世界上首次揭示了早期羽毛的發(fā)育現(xiàn)象,這一成果發(fā)表在4月29日出版的《自然》雜志上。
現(xiàn)代羽毛,無(wú)論屬于何種鳥(niǎo)類(lèi),伴隨著個(gè)體的成長(zhǎng),發(fā)育過(guò)程總是一致的。然而在羽毛出現(xiàn)之初,其發(fā)育過(guò)程是否與現(xiàn)代羽毛一致?目前學(xué)術(shù)界的主流觀點(diǎn)傾向認(rèn)為,兩者應(yīng)該是一致的。但中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所徐星研究員、山東天宇自然博物館鄭曉庭館長(zhǎng)和地科院地質(zhì)研究所尤海魯研究員共同研究發(fā)現(xiàn),羽毛在演化早期階段發(fā)育更具靈活性,發(fā)育機(jī)制更加多樣。
徐星解釋說(shuō),過(guò)去人們只在成年恐龍或鳥(niǎo)類(lèi)化石上發(fā)現(xiàn)過(guò)羽毛,這些羽毛和現(xiàn)代羽毛非常相似。因此人們推測(cè),早期羽毛的發(fā)育過(guò)程或許與現(xiàn)代羽毛的發(fā)育過(guò)程一直,基于現(xiàn)代羽毛發(fā)育資料建立的羽毛演化模型,也就成為目前學(xué)術(shù)界的主流模型。
這次,我國(guó)科學(xué)家首次在兩件幼年似尾羽龍的化石標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)了保存得非常精美的羽毛印痕。徐星說(shuō),這兩件幼年似尾羽龍標(biāo)本屬于不同的成長(zhǎng)階段,小一些的是幼年階段的早期,大約相當(dāng)于人類(lèi)幼兒的1、2歲;大一些的則屬于幼年階段的晚期,大約相當(dāng)于人類(lèi)幼兒的3、4歲。
這兩件標(biāo)本上的羽毛明顯不同:小個(gè)體標(biāo)本上的飛羽和尾羽都屬于一種近端帶狀正羽,只有初級(jí)飛羽,尾羽明顯大于飛羽;大個(gè)體標(biāo)本上的飛羽和尾羽都呈現(xiàn)典型的正羽形態(tài),飛羽除了初級(jí)飛羽,還有次級(jí)飛羽,尾羽和飛羽大小差別也不明顯。
“若沒(méi)有相關(guān)知識(shí),很難解釋得通俗。簡(jiǎn)單地說(shuō),隨著個(gè)體的成長(zhǎng),其羽毛也在發(fā)生變化。這兩件標(biāo)本的羽毛變化,有些與現(xiàn)代羽毛發(fā)育過(guò)程一致,有些卻是無(wú)法用現(xiàn)代羽毛的發(fā)育機(jī)理來(lái)解釋的。”徐星舉例說(shuō):“比如小個(gè)體上的近端帶狀正羽就是現(xiàn)代羽毛發(fā)育過(guò)程中所不具備的。”
現(xiàn)代飛羽由羽軸和羽片組成,以我們常見(jiàn)的鵝毛為例,中間一根粗壯的羽軸,羽軸兩側(cè)分布著由一根根細(xì)小的羽枝組成的羽片。無(wú)論幼年個(gè)體還是成年個(gè)體,飛羽的形態(tài)總是這樣的。然而,在似尾羽龍小個(gè)體上發(fā)現(xiàn)的羽毛印痕,其遠(yuǎn)端與現(xiàn)代羽毛一致,靠近身體的近端卻沒(méi)有羽片和羽軸的分化,是類(lèi)似于鱗片樣的平平的板狀。
“我們過(guò)去還在更古老的恐龍標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)過(guò)一種加長(zhǎng)的寬絲狀羽,這一形態(tài)也是現(xiàn)代羽毛不具備的。”徐星說(shuō),經(jīng)過(guò)持續(xù)的研究,他們傾向于認(rèn)為,早期羽毛的發(fā)育過(guò)程與現(xiàn)代羽毛的發(fā)育過(guò)程不完全相同,“在羽毛的進(jìn)化過(guò)程中,其發(fā)育過(guò)程可能并不像現(xiàn)在這樣單一,而是‘嘗試’過(guò)多種情況,出現(xiàn)過(guò)很多‘試驗(yàn)性羽毛’。”徐星說(shuō),或許是因?yàn)槲锔?jìng)天擇,羽毛在早期演化階段產(chǎn)生的一些形態(tài)沒(méi)有延續(xù)到現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi),這些形態(tài)和控制這些形態(tài)形成的發(fā)育機(jī)制都在羽毛演化過(guò)程中消失了。
羽毛的演化一直是生物進(jìn)化領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn),近年來(lái),我國(guó)科學(xué)家在中生代晚期形成的地層中發(fā)現(xiàn)了帶羽毛的恐龍化石,為羽毛起源與早期演化的研究提供了大量信息,相關(guān)成果引起了國(guó)際學(xué)界的廣泛關(guān)注。該研究成果是這一研究小組針對(duì)收藏于山東天宇自然博物館中大量極其重要的帶羽毛恐龍化石標(biāo)本的系列成果之一。研究者表示將會(huì)繼續(xù)這一方向的研究,結(jié)合古生物學(xué)和現(xiàn)代發(fā)育學(xué)資料,進(jìn)一步推動(dòng)羽毛起源和早期演化的研究。