化石揭開了恐龍演化到鳥類的過程

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 15 日 17:00 | 分類 生物科技 , 自然科學 follow us in feedly

會飛行的恐龍仍保留恐龍原有的頭骨,隨後漸漸演化出像現今鳥類的特徵。



科學家重建了 Ichthyornis dispar(一種魚鳥,簡稱 I. dispar)的頭骨,牠是一種非常早期的鳥類,保留著恐龍的尖牙,這也是達爾文提出演化論的證據之一。現今科學家研究了其他 4 隻有牙齒的海鳥頭蓋骨,並揭開了早期鳥類的面貌。

這件化石在美國出土後,19 世紀美國古生物學家 Othniel Marsh 首次提及這種名為 Ichthyornis dispar 的類海鷗鳥類,普遍認為約生存在 6,600 萬到 1 億年前。牠的形態特徵有許多地方都和現代鳥類相似,但有一個驚人的區別:牠的上下顎帶有鋒利的牙齒。這個發現讓科學家十分震驚,也為現代鳥類的演化提供了重要的線索。然而,要將頭骨完全解密還有一大段距離。

美國和英國研究人員分析了更多相似的鳥類頭骨後,對此動物的頭部有了更清晰的描繪,這有助於分析鳥類從恐龍祖先演化而來的過程。

儘管有 3 件新的頭蓋骨在博物館收藏中發現,但其中仍有許多碎片尚未分析,最新的一件是 2014 年在堪薩斯州(Kansas)發現的化石。研究團隊對新發現的頭蓋骨和 19 世紀留下來的樣本進行電腦斷層掃描,後者含有以前未曾發現的眼窩和鼻孔周圍的重要骨骼,這些數據都一起用於重建古代鳥類頭骨的 3D 模型。

這項研究發表在《自然》(Nature)期刊,說明 I. dispar 和現代鳥類的不同之處,除了充滿尖牙的上下顎,還有一塊能讓下頷骨肌肉有空間運動的頭骨。更重要的是,現代鳥類的頭骨,鳥喙是影響頭骨型態的重要因素,因為決定了鳥類下頷骨的長度。這項特點和許多恐龍及現今大多數動物相似。然而,現代鳥類的喙是由角蛋白(keratin),一種類似指甲的成分構成,且沒有尖銳的牙齒。

本研究的共同作者、美國耶魯大學(Yale University)的 Bhart Anjan Bhullar 博士表示:「著名的始祖鳥(Archaeopteryx)和其他大量原始鳥類化石都有翅膀,但牠們的頭蓋骨大致都和幼年恐龍的頭蓋骨類似。事實證明 I. dispar 就處在過渡時期,牠是現代鳥類演化過程的其中一個環節。」

Bhullar 博士說:「翅膀演化出飛行功能後,鳥喙便取代部分手的功能,可用來整理羽毛、抓取物品、啄食,而這些行為有助於上顎演化出更強大的能力,就像現代鳥類。我們認為 I. dispar 會在飛行過程中捕魚、貝類和其他水生動物,藉由鳥喙將小動物帶離水面,再把牠們扔進嘴裡,並用尖利的牙齒撕碎食物和用有力的下巴嚙咬。」動物的大腦與體型相比,占有相當大的比例,這也是現代鳥類的特點之一。他補充:「這是大腦進化的過程,以犧牲下顎肌肉的空間為代價,為了因應鳥類對飛行的需求。」

本研究的共同作者、英國巴斯大學(University of Bath)Daniel Field 博士表示:「這個發現顯示了要解決演化過程的問題,化石紀錄有其必要性。」

英國愛丁堡大學古生物學家 Stephen Brusatte 博士並沒有參與這項研究,他將這項研究工作視為例外。他表示:「這個化石向我們展示早期鳥類的面貌,但牠與我的預期有些不同。這隻生物看起來一半像鳥類、一半像肉食動物,彷彿科學怪人的頭顱,但經過漫長的演化歷程之後,才完全演化成現代鳥類的頭骨,並擁有不含牙齒的鳥喙、較大的大腦和較小的下顎肌肉。」

(首圖為 Ichthyornis dispar,外觀看起來像一隻鳥,張口卻可見鋒利的牙齒,此特點和恐龍相同;來源:Michael Hanson / Bhart-Anjan S. Bhullar)