我國科學(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,無論屬于何種鳥類,伴隨著個(gè)體的成長,發(fā)育過程總是一致的。然而在羽毛出現(xiàn)之初,其發(fā)育過程是否與現(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)物與古人類研究所徐星研究員、山東天宇自然博物館鄭曉庭館長和地科院地質(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,過去人們只在成年恐龍或鳥類化石上發(fā)現(xiàn)過羽毛,這些羽毛和現(xiàn)代羽毛非常相似。因此人們推測,早期羽毛的發(fā)育過程或許與現(xiàn)代羽毛的發(fā)育過程一直,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,這兩件幼年似尾羽龍標(biāo)本屬于不同的成長階段,小一些的是幼年階段的早期,大約相當(dāng)于人類幼兒的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。
“若沒有相關(guān)知識(shí),很難解釋得通俗。簡單地說,隨著個(gè)體的成長,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)育過程一致,有些卻是無法用現(xiàn)代羽毛的發(fā)育機(jī)理來解釋的。”徐星舉例說:“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有羽片和羽軸的分化,是類似于鱗片樣的平平的板狀。
“我們過去還在更古老的恐龍標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)過一種加長的寬絲狀羽,這一形態(tài)也是現(xiàn)代羽毛不具備的。”徐星說,經(jīng)過持續(xù)的研究,他們傾向于認(rèn)為,早期羽毛的發(fā)育過程與現(xiàn)代羽毛的發(fā)育過程不完全相同,“在羽毛的進(jìn)化過程中,其發(fā)育過程可能并不像現(xiàn)在這樣單一,而是‘嘗試’過多種情況,出現(xiàn)過很多‘試驗(yàn)性羽毛’。”徐星說,或許是因?yàn)槲锔偺鞊?SPAN lang=EN-US>,羽毛在早期演化階段產(chǎn)生的一些形態(tài)沒有延續(xù)到現(xiàn)代鳥類,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,我國科學(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)成果引起了國際學(xué)界的廣泛關(guān)注。該研究成果是這一研究小組針對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。