恐龙(翼龙是恐龙吗)进化成什么鸟?

恐龙是彻底灭绝了,还是进化成鸟类了?
恐龙本身就是不太严谨的一种分类方式,很多我们通常叫做恐龙的动物,例如说翼龙鱼龙蛇颈龙等,其实分类上和狭义的恐龙差距挺大的。至于说鸟类,从进化上来说,当然是恐龙的一种,但是通常所说的恐龙,却又是不包括鸟类的。所以,如果不明确“恐龙”的具体所指,这个问题没法回答。
兽脚类的一支进化成了鸟类,这个应该是近几年,特别是在中国考古发现的化石的推动下形成的新的共识了。其他的应该都灭绝了。
回答你这个问题前,首先我们需要理清楚恐龙的定义,然后我们再来看当今世界还有没有符合这个定义的生物种类,如果有,才能证明说恐龙还存在。英国古生学家查理德·欧文创建了“恐龙”这一名词。英文的dinosaur来自希腊文deinos(意思是恐怖)Saurosc(意思是蜥蜴或爬行动物)。对于当时的欧文来说,这“恐怖的蜥蜴”或“恐怖的爬行动物”是指大的灭绝的爬行动物。经常有一些人会犯常识性错误,把那个时期的其他带龙的名字的生物也误认为是恐龙,例如沧龙,蛇颈龙,翼龙(当然翼龙又分许多种),其实它们都不是。根据现代生物学的解释:恐龙不仅是已灭绝的、巨大的远古爬行动物,而且是能直立行走的远古爬行动物。如下图:显然沧龙,鱼龙,蛇颈龙,翼龙以及现代的蜥蜴,乌龟等都不符合恐龙的定义。并且恐龙也绝不会像侏罗纪公园(世界)中描述的只生活在某个小岛上,因为生物是需要一定的数量才能繁衍下去的。这边尤其要提到的是鸟类,许多人,包括一些专家都认为恐龙变成了鸟类,躲过了6500万年前的浩劫。有几个事实我们需要理清楚:1、鸟类的祖先是和恐龙同时期生存过的爬行动物,例如始祖鸟,以及更早的鱼鸟,黄昏鸟,以及我国发现的辽宁三塔中国鸟,在1996年发现的中华龙鸟甚至是不会飞的鸟类。北美洲的原鸟则是迄今为止发现最早的鸟类,它和恐龙几乎同时出现。2、A和B同时出现或者生存在一个年代,而B灭绝了,我们不能说A就是B的后代。3、研究发现它们有共同的祖先,那就是槽齿类,一种长的略像恐龙的爬行动物,体型不大。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。所以经过上述严谨的论证,我们终于可以得出结论,恐龙是存在的,这些庞然大物生活在我们身边,她们需要大量的食物来满足她们浩瀚的胃,并且轻易的把那些瘦小的男人门踩在脚底下,她们有一百种方法嫩死你,而你却无可奈何。。。。。。
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  利维坦按:呵呵,先来看一张绘图:
  这张由英国画家约翰&康威(John Conway)平衡恐爪龙(D. antirrhopus)的现代想像图,羽毛是参考相关物种而来的。到目前为止,相对于已发现的恐龙属种只有为数不多的恐龙被鉴定出具有羽毛。虽然有羽毛恐龙仅发现于全球少数化石特异埋藏地区,但可能当时全球各地都出现了有羽毛恐龙。除少数地区(如中国辽西)各地的化石纪录只有很少有羽毛痕迹的有羽毛恐龙,一个原因可能是因为在化石化的过程中,皮肤与羽毛一类的皮肤衍生物等部分,较难被保留下来;另一个原因可能是研究方法还不完善,随着新的研究方法的出现,有可能重新发现一些恐龙的羽毛痕迹。
  想象图:恐爪龙用脚掌制服一只西风龙
  文/Emily Singer
  译/DANZIG
  校对/图灵4.0
  原文/www.quantamagazine.org
  现代鸟类突然出现在了进化史上。新的研究发现,一系列的进化改变增加了恐龙变成鸟类的可能性。
  伶盗龙(学名:Velociraptor),属名在拉丁文意为“敏捷的盗贼”,是蜥臀目兽脚亚目驰龙科恐龙的一属,大约生活于8300万至7000万年前的晚白垩纪坎潘阶。
  现代鸟类起源于一群被称为食肉恐龙的两足类恐龙,其成员包括高耸的霸王龙和较小的伶盗龙。这些鸟类和食肉恐龙更加接近,重量在100到500磅――与现在的鸟类比起来堪称巨类――它们有着巨大的鼻部,牙齿,但是耳部的区别甚微。我们拿伶盗龙举例:它们的头颅和郊狼差不多大小,但是大脑(容量)却与鸽子相似。
  几十年来,古生物学家把鸟类和恐龙关联到一起的唯一化石是始祖鸟。这些动物开始出现鸟类特征――羽毛,翅膀,能够飞行――仅在1000万年的时间内,就完成了进化史上绝无仅有的飞跃(但这1000万年仅仅是它们进化史中的一个小片段)。“始祖鸟看上去完全具备了现代鸟类的特征,”英国布里斯托大学的古生物学家米歇尔&本顿说。
  为了解释这种奇特的变异,科学家借用了一个名为“ 有希望的怪物”(hopeful monsters)理论。根据这一想法,重要的进化飞跃需要大规模的基因变异,与这一物种内普通的进化改变有质上的不同。只有在短时间内如此巨大的改变才能使突然的变异成为可能,从而使300磅的食肉恐龙变成麻雀大小的史前伊比利亚鸟(一种原始鸟类,其化石于1985年在西班牙昆卡省拉斯奥亚斯的下白垩纪地层发现)。
  从左至右:伶盗龙、始祖鸟、鸡和鸽子的头骨
  然而越发清晰的是,恐龙进化成鸟类的过程似乎比想象中更有意思。研究发现,鸟类特征,比如羽毛的出现,是远远早于鸟类的。也就是说,它们在进化成鸟类之前就已经具备了羽毛,只是简单地把早已存在的东西换了个用途而已。而最近的一个研究让我们发现了一个看似简单的变化过程: 它们的头颅形状会越来越像幼崽时期的样子――也就是鸟类头颅的样子。不仅如此,鸟类在体积上也比它们的恐龙祖先小很多,它们甚至长得也很像恐龙的胚胎。这些为了适应环境而发生的种种变化,使得它们越来越像现代鸟类――会飞行,而且有着高识别度的喙,极具灵活度。毕竟,进化史上的每一个巨大变迁,都是由许许多多小的改变汇聚而成的。
  令人惊异的飞跃
  上世纪90年代,中国出土的新恐龙化石揭开了关于羽毛的惊人发现。尽管许多化石都缺少翅膀,但是它们身体表面却覆盖着羽毛,从短小稀疏的绒毛到交错密集的羽翎。这类新的中间物种的发现,填补了不完整的化石纪录,并且成为了古生物学家设想的恐龙过渡为鸟类理论的灵感来源。 羽毛,这个曾被认为是鸟类特有的东西,现在被确认在鸟类出现之前就已经在恐龙身上进化了。
  虚骨龙类(Coelurosauria)又名空尾龙类,是群多样性的兽脚亚目恐龙,包含许多次演化支,例如:暴龙超科、似鸟龙下目、以及手盗龙类(也包含鸟类)。虚骨龙类的范围为:兽脚亚目中,所有亲缘关系接近鸟类,而离肉食龙下目较远的物种。目前的有羽毛恐龙几乎都属于虚骨龙类,使许多科学家认为大部分虚骨龙类拥有某种程度的羽毛。
  这些化石的新的复杂分析,追踪了结构性改变和这些标本是如何彼此相关联的,并支持鸟类的羽毛是经过一段长时间进化的观点。虚骨龙类化石的合作研究者,苏格兰爱丁堡大学的古生物学家斯蒂芬&布鲁萨特,2014年秋天发表在《当代生物学》的研究称,兽脚类亚群产生了始祖鸟和现代鸟类。他们跟踪了随着时间推移一些骨骼特性的变化,发现没有明显的改变能把现代鸟类和虚骨龙区别开来。
  “一只鸟不是一夜之间从霸王龙进化过来的,而是一个接一个鸟类特征的进化,首先是双足行走,接下来是羽毛、胸叉骨,然后是像羽毛笔的一样复杂(密集)的羽毛,再然后就是翅膀,”布鲁萨特说,“这种进化最后导致了恐龙和鸟类的无缝过渡,以至于你无法简单地把这两个物种区分开。”
  一旦鸟类的典型特征确立之后,鸟类便出现了。布鲁萨特对虚骨龙的研究发现,一旦始祖鸟和其他原始鸟类应运而生,它们就和其他恐龙走上了截然不同道路――它们演变得更加迅速。“有希望的怪物”理论可以更加精确地追溯到源头: 突然的变异不会产生鸟类,切确地说是鸟类产生了突变。“鸟类碰巧得到了成功的身形以及新型的技能――在小体积下飞行――这件事导致了一场进化大爆炸,”布鲁萨特说道。
  体积小的重要性
  尽管人们认为羽毛和翅膀是把鸟类同恐龙区分开的关键,鸟类更小的体积同样是极端重要的依据。新的研究表明,远古鸟类体型迅速地缩小,这预示着小身型是一个重要且有优势的特性,更加有可能是鸟类演变过程中的主要部分。
  像其他的鸟类特征一样,身体渐渐变小应该也远早于鸟类的出现。《科学》杂志2014年发表的一项研究表明,(鸟类)微型化的进程远远早于科学家的预期。一些虚骨龙早在2亿年前开始缩小――比始祖鸟出现早5000万年。在那个时候其他大多数恐龙的体积都在剧增。“在恐龙之中,微型化趋势是异常的表现,”本顿说。
  当鸟类的祖先长出了翅膀并且开始尝试滑翔的时候,这个微型化的趋势就加速了。2014年,本顿的团队表明,这种开始滑翔的恐龙的后裔,例如鸟翼龙,演化速度是其他血统恐龙的160余倍。本顿说,“我们认为这标志着在那时进行的一个事件导致了剧烈的自然选择。”
  微型化的加剧表明了体积小的鸟类一定比大的物种有着更强的优势。“也许缩小是新习性的开端,一种新的生活方式,甚至关系到生理机能和繁殖力的变化,”布鲁萨特说。本顿猜测,当鸟类的祖先搬到树上时(这是一种新的食物来源和庇护之所),小型化的优势已经出现。
  但无论什么原因,小体积就像是利于飞行的前身一般。尽管体积庞大的动物可以滑翔,但是真正的展翅飞行需要翅膀大小和体重之间具备一个确定的比例。在能够升空飞行自如、而不是简短的滑翔之前,鸟类需要变小。
  婴儿脸
  短吻鳄的胚胎
  2008年,哈佛大学的生物学家阿克哈特&阿布赞诺夫仔细研究了短吻鳄的孵化过程。由于短吻鳄与恐龙源自同一个祖先,能够为鸟类提供有用的进化比较(尽管它们的外表上差距很大,但相比蜥蜴而言,鸟类与短吻鳄更加相近)。阿布扎诺夫研究了短吻鳄的椎骨, 但是令他困惑不解的是它们与鸟类相似的头部;短吻鳄的胚胎与鸡的胚胎形状极为相像。变成化石的幼小恐龙表现出同一形态――它们很像成年的鸟类。通过这两个观察,阿布赞诺夫有了一个想法,也许从恐龙进化到鸟类是通过抑制恐龙生命早期的发育来实现的。
  生物学家阿克哈特&阿布赞诺夫
  为了验证这一理论,阿布赞诺夫与美国自然历史博物馆的古生物学家马克&诺瑞尔、彼时是阿布赞诺夫实验室的一名博士生布哈特-安贾&布胡拉尔(以及其他同事),一同搜集了遍及全球的化石资料,其中包括始祖鸟等史前鸟类,以及死在巢穴中尚未孵化的化石蛋。他们试图探究当恐龙演化成鸟类时头骨形状发生了怎样的变化。
  他们发现,随着时间的推移(恐龙)的面部开始塌陷变小,眼睛,大脑和喙生长了出来。“最初的鸟类跟伶盗龙的晚期胚胎几乎一模一样,”阿布赞诺夫说,“现代鸟类变得更像幼龙,从它们的婴儿时期就很少发生变化了。”简而言之,鸟类就像可以被复制的幼龙。
  这个被称为“ 幼态成熟”的过程是一种高效的演化路线。“同创造出新东西相比,它们利用并继承了已经形成的特性,”加利福尼亚大学伯克利分校的进化生物学家尼潘&帕特尔说。
  “我们发现的演化方式比我们以前所认识的更加优良和精致,”今年秋天将在耶鲁大学开启自己研究室的布胡拉尔说,“鸟类头骨的无数变化可能全部归功于幼态成熟、胚胎早期一系列分子水平的变化 。”
  为什么幼态成熟在鸟类进化中如此重要?它可能导致了它们的微型化,反之亦然。体积的变化常常与发育的变化相关联。“缩短发育序列最简洁的办法就是在小体型的时候停止生长,”本顿说。成年期有婴儿形状的头骨也有助于解释鸟类增长的大脑,因为一般来说,跟成年相比,幼年期相对它们的身体来说头显得更大。“使大脑变大的最好办法就是,成年期保留幼年期的微小身形。”
  (通常幼态成熟基于演化过程中的一系列变化,甚至哺乳类和人类也是这样。我们同黑猩猩相比,硕大的头骨就是由于幼态成熟产生的。)
  幼态成熟把头骨变成了一张白纸,使其可以随着自然选择产生新的结构。消去了长鼻子后,为鸟类一个最重要的特征――喙的出现,开辟了道路。
  喙的出现
  研究进化史遇到的问题是:无法精确知道当时究竟发生了什么。科学家们无法准确地解释鸟类是如何由恐龙进化而来的,也不知道哪一类的特征对转变至关重要。但是通过对进化学、遗传学和生物学这三个领域的交叉,他们现在可以探究特殊的生理特征是如何出现的。
  阿布赞诺夫对喙的出现有着极大的兴趣,鸟类可以用这一特别的结构寻找食物、洁净自己、筑巢和照顾幼鸟。他认为鸟类广泛地成功不只是源于它们的飞行能力,而是其惊人的多功能性的喙。 “现代鸟类在它们的面部上演化出了爪子,”他说。
  阿布赞诺夫,布胡拉尔和他们的合作者在他们对鸟类进化的洞察力之下,挖掘出了帮助鸟类喙形成的进化机制。上个月在《进化》(Evolution)杂志上发表的新研究显示,只需要一丁点的基因变异就能把鸟类的面部特征变得跟恐龙相似。
  现代鸟类中,一组被认为是前颌骨的骨头融合形成了喙。其结构与恐龙、鳄鱼、远古鸟类和其他脊椎动物截然不同,而后者前颌骨保持分离,塑造了鼻子的形状。为了找出变化是如何出现的,研究人员从一系列动物中标记了表达前颌骨的两个基因的活动:短吻鳄、鸡、老鼠、蜥蜴、龟和鸸鹋(又名食火鸟),所有能够使人联想到远古鸟类的现存物种。
  他们发现,爬行动物和哺乳动物都针对此进化出了特殊的鼻翼。一方面,鸟类在脸部正前方进化出了整体化的口鼻器官,而另一方面,研究人员在短吻鳄的身上找到了和恐龙相似的鼻子和前颌骨,要研究恐龙的话可以从短吻鳄下手。不仅如此,研究人员在鸟类胚胎中将鸟类面部特征的表现基因做了沉默处理,以期揭开鸟类特有的基因表达模式(但是考虑到伦理问题,这些胚胎将不会被孵化出来)。
  结果是:经过处理的胚胎发育出了一张像恐龙的脸。 “他们培育出的小鸡胚胎更像是已经灭绝的恐龙,”德克萨斯大学古生物学家蒂莫西&罗尔说。
  这个发现强调了单个分子的变化是如何导致主要结构产生变化的。“鸟类借用存在的工具造就了一副新的面孔,”阿布赞诺夫说,“它们没有产生新的基因或是创造出新的途径,仅仅改变了已经存在的基因而已。”
  如同布鲁萨特的其他项目一样,阿布赞诺夫的工作成果挑战了“有希望的怪物”理论,而且在基因的尺度下也同样适用。 喙的生成不需要特别的进化飞跃或者大规模的基因变异。相反,阿布赞诺夫展示了成就微观进化的同样一股力量――在物种内部的极小变化――同样也导致了宏观的进化,进化出了新的特征和新的物种。
  确切地说,基因如何调节小的变化可能既是喙出现的最初力量,其经过数百年的进化而成,同时也是喙形状多样性的原因,这样的改变只需要几代。“简单的基因调节也会产生重要的影响,”阿布赞诺夫说。
  布胡拉尔和阿布赞诺夫计划进一步深挖这件事:喙和鸟类头骨是如何进化的问题,用同一个方法来控制大脑和头骨发育的不同特征。“这一工作还只探到一点皮毛而已,”布胡拉尔说。
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客服邮箱:中国的“龙城”不只一座,地处山东省的诸城就位列其中,它被誉为中国北方的“恐龙之乡”,并有个“恐龙涧”,其生成可上溯到2. 3亿年前?即便如此,当这里不久前随着盖层岩石的渐渐打开,很多人还是“惊”着了:一条长500米?深26米的恐龙化石长廊现于眼前?
经国内外数十位知名恐龙专家考察证实,诸城恐龙化石群是目前世界范围内已发现的规模最大?化石储量最丰富的?
恐龙在地球上大约生存了1.5亿年?而诸城恐龙化石形成的时间正值恐龙走向灭绝的“倒计时”阶段?置身于此,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的著名古生物学家徐星教授表示,“恐龙是研究进化最好的门类?”
人类意识到有恐龙的存在,并无很长时间,直到达尔文发表《物种起源》的前几年(1842年)才开始出现“dinosaur”(恐龙)这个词儿?如今,人们对这曾经的“地球之王“已见怪不怪,但其“突然“而“全部“消失,依旧是地球进化史上的一个未解之谜?在科学家们看来,恐龙不只是一些已经消亡的符号,它们是距今2.28亿年至6500万年期间进化最成功的生物有机体与奇特物种,只有从生命进化的角度考察物种的灭绝现象,才能最终揭示其根本原因?
恐龙研究更多的只能靠化石——遗留在岩层中的遗骸(骨骼等)?遗迹(足印等)和遗弃物(蛋和粪等)化石?古生物学家们所做的努力是使这些化石“恢复“生命,尽管并非如虚构的《侏罗纪公园》那样让死去的动物复活,而是运用科学方法尽可能地“再现”与探出个“究竟“?已出土的化石显示,有些恐龙前肢短得可怜,根本就是个摆设;有些颈部似乎永远在向前伸;还有的身上生长的尖刺与其说是搏斗武器,不如说是障碍……但专家们认为,恐龙这些看上去古怪的身体部位实际都是有特殊原因发展进化而来,尽管有些原因目前研究人员尚未弄清?每当一块化石被发现,它又会向古生物学家提出一系列谜题,与小说和影视中的大侦探福尔摩斯和波罗所要面对的悬案没什么两样?“化石材料身上携带的信息表面上看很简单,多半时候只有骨骼,但却有无数的信息向外辐射,从化石中发现并阐释进化论的各种证据非常重要?“”徐教授说?
达尔文让人们明白了生物进化所需的要素是遗传?变异和选择?但150年以来,他的“进化论”却要最持久地面对一个最强劲的挑战,就是所谓的“缺失中间环节”——不断有人援引进化论中的一个“漏洞”来说明达尔文的失误:没有提供“过渡化石”?
早在1861年,德国发现的“始祖鸟”化石,就开始为刚刚发表2年的《物种起源》提供了从恐龙到鸟的“中间环节”?而到了今年10月14日,中英两国科研人员《报告》说,在中国东北部发现了一批翼龙化石?为纪念达尔文诞辰200周年?《物种起源》发表150周年,研究人员将这一新的恐龙物种命名为“达尔文之翼”?它的最大贡献是揭示出生物进化可能是以“模块”方式进行的,如头和脖子或尾巴各自一起进化,各自的进化速度有所不同?如果这一“猜想”与理论成立,无疑将有助于解释其它许多生物的进化现象?
近些年来,“中国古生物学家发现的带羽毛的恐龙?早期的羽毛?最早的龟类化石等等将进化‘缺失的中间环节'越‘填'越细?”徐星表示?曾有同行“夸张”地赞誉过这位被认为目前中国发现有效恐龙种类数量最多的古生物学家:“其本人故事的精彩度仅次于恐龙?”
证据不断:恐龙进化成飞鸟
1856年,自称“达尔文斗犬”的赫胥黎在参加朋友的圣诞晚会时猛然发现,盘子里吃剩的火鸡骨头和恐龙骨骼十分相似?刹那间,他脑海中闪过一个惊人的假设:地球上的鸟儿难道是恐龙演化而来的?
在国际学术界,恐龙和鸟类起源问题的争论由来已久?“很多人怎么也不愿意接受——‘丑陋'的恐龙怎么会变成漂亮的鸟呢?而研究这一问题的关键在于,要证实兽脚类恐龙确实长有鸟类的羽毛,必须在恐龙中毫无争议地找到确切可靠的典型羽毛的结构?”徐星教授说?
鸟类起源研究正成为进化生物学领域进展最为迅速的方向之一?从1996年开始,中国不时“冒”出恐龙化石,不断验证整整140年前赫胥黎的猜想?这一年,一批带有羽毛的小型兽脚类恐龙化石被发现,其身上拥有比原始祖鸟进步得多的羽毛,形状结构与现代鸟类羽毛一样,具有发育完整的羽轴和典型的羽枝,因而被命名为“中华龙鸟”?
1999年11月,美国《国家地理》杂志长篇报道了一块来自中国的奇特化石——“辽宁古盗鸟”,它被看作是连接恐龙向鸟类进化过程中一个真正“缺失环节”的“新物种”,立刻引起全球轰动?而在此前的10月,30岁的徐星在《国家地理》的赞助下到美国,第一次看到这块化石标本,却发现了一些“不协调”?
返回中国后,徐星立刻去了辽宁,在农民家看到一件相对完整?个体非常小的肉食性恐龙标本?在北京的实验室,他把这块正在观察的化石标本与“辽宁古盗鸟”照片一点一点地对照,结果大吃一惊——原来,所谓“新物种”居然是人为拼接而成的!
“非常抱歉,我要告诉你们一个坏消息!”当夜,徐星给《国家地理》有关编辑发了一封电子邮件?
2000年4月初,美国国家地理协会邀请徐星携带有关新的化石物证前往华盛顿,接受一个由国际古生物界著名专家组成的评审团的最终确认,以便彻底澄清有关疑问?真相大白后正式对公众发布了审定结果:经过专家评审团精密鉴定,中国学者徐星博士提供的有关证据确凿,“辽宁古盗鸟”化石标本的确是由不同动物拼凑而成——它是一件假标本?
不过,这个拼接化石的另一半还是得到了徐星的关照?它长30多厘米,满嘴牙,身体四周有一圈黑色的印痕,好像是保存不很清楚的羽毛?研究发现,这个小盗龙不仅和其它小型兽脚类恐龙一样善于奔跑,并且还有发达的“手”和适于攀援的脚,具备了爬树的本领?“这也许是有些恐龙在向鸟类演化的过程中,慢慢转移到树上生活?“
“在斯皮尔伯格的《侏罗纪公园》中,那狡猾?残忍?行动迅速的小型食肉恐龙——伶盗龙有点儿失真?“尽管徐星承认片中绝大部分恐龙形象都曾经在地球上真实地存在过,但他还是笑着挑起“刺儿”来:“在银幕上,伶盗龙都拥有蜥蜴一样的鳞状皮肤,而实际上,它可能是一种披着羽毛的恐龙?”
2003年,科学家又发现了一块小盗龙化石,它全长约77厘米,前后肢都像翅膀一样长有飞羽,羽毛形态和分布与鸟类的翅膀惊人的相似,由此引发出了“四翼恐龙”的概念?
到了今年,一块在辽宁西部沉睡了近1.6亿年的精美化石,登上了日前出版的英国《自然》杂志,为鸟类起源于兽脚龙类恐龙提供了强有力的证据,不仅将带毛恐龙化石的历史提前了2000万至3000万年,而且表明,早在鸟类祖先“始祖鸟”出现前万年之间,已开始向鸟类进化的恐龙就迫不及待地将羽毛“披挂”上身?
其实,早在4?5年前,就有一只“近鸟龙”的化石静静地躺在研究所的标本仓库里?由于标本碎成十几块,初看之下,科学家还以为那只是一条常见的伤齿龙类,并没急着去研究?去年,当标本修出来之后,徐星的眼睛突然一亮:从没见过这么像鸟的恐龙,那应该是个新物种!可惜的是,化石保存不佳,无法深入研究?恰在此刻,沈阳师范大学古生物学研究所的胡东宇教授得到了一块同样物种却保存非常完整的化石——全身羽毛,连脚趾上的都清晰可见?
在9月25日举行的世界古脊椎生物学会年会上,徐星宣布,这种生物刚刚被命名为“赫氏近鸟龙”?它同时生有两种羽毛,一种生长在头和颈部,看起来就像豪猪毛;另一种则跟现代鸟类羽毛结构基本相似?特别是,其腿部和脚部的羽毛相互覆盖,形成空气动力面,可能最终促进四肢长出翅膀?
“赫氏近鸟龙那长在后肢上的飞羽,明确地告诉我们:恐龙向鸟类进化过程中,的确经历了以前有科学家假定的可能存在一个'四翼阶段',同时也映证了物种进化的过程极其复杂?”美国华盛顿大学教授詹姆斯·克拉克认为?他刚刚与徐星等中美古生物学家组成的研究小组在中国西北部发现了一种有喙的植食恐龙——“难逃泥潭龙”?不同于其它兽脚类恐龙,其“手“部第一指缩小,第二指增大,显示兽脚类恐龙的生态在侏罗纪期间比以前认为的更加不同,而且还提供了关于鸟类的3个足趾怎样从恐龙的手部进化而来的重要证据?
美国哈佛医学院的约翰·阿萨拉教授曾主持过一项研究,分析了6800万年前暴龙的蛋白质片断,并与21种现代物种的蛋白质序列进行了比较,结果确证,恐龙与鸟类具有共同祖先?之前,科学家一直怀疑鸟类是恐龙现存最近的亲属,这一假设很大程度上依赖于鸟类和恐龙骨骼形态上的相似性?美国科学家的此次研究则是从分子水平上确证了二者之间的亲缘关系?
“现代分子生物学正从分子进化的角度提供支持进化论的论据,同时也对现有进化理论提出挑战,促进其进一步完善?”上海复旦大学生命科学院教授钟扬说,进化是整个生命科学研究的核心和灵魂,随着DNA双螺旋结构的发现,研究逐渐深入到了分子水平,从而触及到了生物进化研究的本质?“如何构建更为全面的进化网络,是摆在科学家面前的一项崭新课题?”
在屏幕上充满着“??0?1”等符号(数据矩阵)的电脑旁边,徐星说,许多罕见的化石填补了一直以来所缺失的证据?“现在,一切就绪,我们正逐步解决剩下的一些枝节问题?”
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恐龙如何退出历史舞台(其中一支)并进化为鸟类
现代鸟类开始逐步进化出来。现代研究发现一系列的进化改变增加了恐龙变成鸟类的可能性。
----来自艾米丽.斯格尔,量子杂志 日
现代鸟类的祖先是双足恐龙比如兽脚类像巨大的暴龙(又译作霸王龙)以及小一点的迅猛龙。这些兽脚类恐龙更加接近鸟类的重量“100到500磅” 当这些庞然大物同现代鸟类相比较时“他们有着巨大的鼻部,牙齿,但是耳部的区别却甚微。
我们拿迅猛龙举例:它们的头颅和郊狼的差不错,但是大脑(容量)却和鸽子相似。
几十年来古生物学家都迂腐的把始祖鸟(一种有着鸟类翅膀却长着长长的恐龙尾巴的杂交品种)当做鸟类和恐龙之间唯一的联系。这些动物开始出现鸟类特征:羽毛,翅膀,能够飞行在1000万年间--但这仅仅是(它们)进化史中的一个 小片段
布里斯托大学的古生物学家迈克尔.本顿说到:始祖鸟已经开始显露出现代鸟类全身覆盖着羽毛的特征了。
为了解释这种奇特的变异,科学家借用了一个名为“假想的可见畸形组织的”理论。这个理论观点是大多数的跨越性进化都需要有大规模的基因改变造成这和平常的单个物种改变有着质的区别。 只有在短期内发生大量变化才可能导致突变使得300磅大小的兽脚类恐龙变成麻雀大小的远古伊比利亚鸟(一种史前鸟类)。
但是关于为什么恐龙进化成的史前鸟类变的非常小的原因已经变得越来越清晰可见。意外发现说明了鸟类的特殊特征如“羽毛”出现的历史远远早于鸟类本身的历史。既是表明了鸟类仅仅是把一种已经存在的特征转化了用途而已。最近的研究也揭示了一些简单的变化---婴儿期的头颅变成成人的头颅---此事在鸟类生涯中扮演着重要的角色并对其进行了最后一次推动。不仅让鸟类比他们的祖先--恐龙更小,还让他们的胚胎和恐龙的更像。这样的适应性已经奠定了现代鸟类突出的特征,既是他们的飞行能力和显著地灵巧的喙。这项工作论证了--巨大的改变也能有一系列小的飞跃演变而成。
令人惊异的飞跃
在19世纪90年代,来自中国的化石流入给科学界带来了一次小规模的震动。尽管许多化石都缺少翅膀,但是它们身体表面却覆盖着羽毛,从短小稀疏的绒毛到交错密集的羽翎。这些新的中间物种的发现填补了零散的化石记录并且成为了古生物学家设想的恐龙过渡为鸟类的理论的灵感来源。羽毛这个曾今被认为是鸟类特有物的东西现在被确认在鸟类出现之前就被恐龙演化了很长一段时间。
关于这些化石的最新的复杂分析,这些足迹形态的变化和确定样本之间怎么相互关联的,支持着一个理论:鸟类特征随着漫长的时间推移(逐步形成)。在去年秋天苏格兰的爱登堡大学的古生物学家史提芬.布如赛特在当代生物学杂志中发表的一项研究(合作者从虚骨龙化石中检验过)表明兽脚类亚群中进化出了始祖鸟和现代鸟类。 &在长时间的骨骼变形中他们的足迹发生了改变而且现代鸟类和切齿龙(一种类似鸟类的兽脚类,)之间没有明显的差异来区分它们。
一只鸟可不是由暴龙一朝一夕就演化成的,而是一代又一代的演变最终才形成了鸟类的典型特征“先是双足行走,然后是羽毛(最初的)形成,接下来是胸叉骨,然后是像羽毛笔的一样复杂(密集)的羽毛,再然后就是翅膀。”布如赛特说“这种进化的最后导致了恐龙和鸟类的无缝过渡,以至于最终你无法简单的把这两个物种区分开”
一旦这些鸟类的典型特征聚集到了一起,鸟类就出现了。布如斯特的研究表明:一旦始祖鸟和其他原始鸟类应运而生,它们就和其它恐龙走上了截然不同道路---它们演变的更加迅速。“假想的可见畸形组织”理论可以更加精确的追溯到源头:突然的变异不会产生鸟类,切确的说鸟类是产生了突变。“鸟类碰巧得到了一成功的体平面以及新型的技能---在小体积下飞行---这件事导致了一场进化大爆炸”布如斯特说道。
体积小的重要性
尽管人们认为羽毛和翅膀是把鸟类同恐龙区分开的关键,鸟类更小的体积同样是极端重要的(依据)。新的研究表明鸟类的祖先在短时期就变小了,预示着小体积是一个重要的有优势的特性,更加有可能是鸟类演变过程中的主要部分。
像其他的鸟类特征一样,身体渐渐变小应该也远早于鸟类的出现。《科学》杂志去年发表的一项研究表明(鸟类)微型化的过程比科学家们预测的要早很多。早在始祖鸟出现之前一些虚骨龙的体型就开始缩小了大概是2亿到5000万年前。在那个时候其他的大多数恐龙的体积都在剧增。
“在恐龙之中,微型化趋势是异常的表现”本顿教授说。
当鸟类的祖先长出了翅膀并且开始尝试滑翔的时候这个微型化的趋势就加速了。去年,本顿的团队表明这种(代指上面开始滑翔的恐龙)的后裔,例如鸟翼龙,演化速度是其他血统恐龙的160余倍。“当这种界限平稳的缩小时其它恐龙越来越大和丑陋”本顿说。“我们认为那标志着在那时进行着一个事件导致了剧烈的自然选择”
微型化的加剧表明了体积小的鸟类一定比大的物种有着更强的优势。“或许这些减少量开拓了新的栖息地,新的生活方式,或者通过什么方法改变了生理机能和成长方式,”布如斯特说。本顿猜测当鸟类的祖先搬到树上---,(这是一种新的食物来源和庇护之所),时小型化的优势已经出现。
但是不管原因是什么,小的身体就像是利于飞行的前身一般。尽管大体积的动物滑翔,但是真正靠着敲打着翅膀的能量飞行却需要一个和体重成一定比例的翅膀。鸟类需要变得更小在他们能够御风而翔远超过滑翔之前。
08年哈佛生物学家Arkhat.Abzhanov教授正致力于研究短尾鄂蛋。因为短尾鳄和恐龙源自一个祖先,因此和鸟类做对比时它们可以更有用的演化(证据)。(尽管它们的外表上差距很大,但是鸟类相比蜥蜴而言,与短尾鄂更加相近。) Abzhanov &过去时候在研究短尾鄂的脊骨,但是最令他困惑不解的是“短尾鄂的头的形状和鸟类的相似;短尾鄂的胚胎和鸡很像。早已石化的的幼龙头骨显示出同样的特点---他们很像成年鸟类。通过对这两种观察结果的思索, Abzhanov提出了一个观点。或许鸟类在最初的进化阶段完全是由恐龙演变而成的。
&Abzhanov 同美国纽约的自然历史博物馆的古生物学家Mark.Norell以及他实验室的博士生Bhart-Anjan. Bhullar还有其他同事收集了全球范围内的化石数据。其中包括始祖鸟等史前鸟类,以及死在巢穴中的尚未孵化的化石蛋。他们探究当恐龙演化成鸟类时头骨形状发生了怎样的变化。
通过加班加点,他们有了新发现,(恐龙)面部坍陷下去,眼睛,大脑和鸟喙生长出来。“最初的鸟类同迅猛龙的胚胎几乎一模一样”Abzhanov 教授说
“现代鸟类变得像幼龙从他们的婴儿时期就很少发生变化了”简而言之,鸟类就像可以被复制的幼龙。
这个被称为‘滞留发育’过程是一种高效的演化路线。“同创造出新东西相比,它们利用并继承了已经形成的特性”加州大学伯克利分校的发展生物学学家Nipam Patel 说道。
&我们发现了演化方式比我们以前所认识的更加优良和精致&这个秋天即将在耶鲁运行自己实验室的Bhullar 说。
“这些一系列的变化可能是由在胚胎时期就发生了分子量的变化所引起的滞留发育导致的。”
为什么滞留发育在鸟类进化中如此重要?它可能导致了它们的微型化,或者说微型化导致了滞留发育。选择小型化或许是它们成年模式的进化。本顿说“在小体型下停止生长干净利落的打断了它们的进化顺序”成熟期还有幼儿期的头骨可以解释为什么它们的大脑容量增加,因为通常幼兽头和身体的比例更小。“保留幼兽期的身体直接进入成熟期是提高大脑容量的好途径”他说。
(通常滞留发育基于演化过程中的一系列变化,甚至哺乳类和人类也是这样。我们同黑猩猩相比硕大的头骨就是由于滞留发育产生的)
滞留发育把头骨变成了一张白纸使他可以随着自然选择产生新的结构。通过抹去鼻部,证明了鸟类另个新特征:喙。
研究进化史遇到的问题是:无法精确知道当时究竟发生了什么。科学家们无法精确了解恐龙是如何演变成鸟类的以及哪一些特征是基于那场变化。但是通过对进化学,基因学,和生物发展学这三个领域的交叉他们现在可以探究特殊的生理特征是如何出现的。鸟类用来寻找食物,清洁自身,制造巢穴以及抚育幼鸟并且有着特别结构的喙引起了Abzhanov的极大兴趣。他建立理论认为鸟类能够遍布全球的主要是因为有着奇特的多样化的喙而非它们的飞行能力。
“现代鸟类面部演化出了一双爪子”他说
通过装备着喙它们演化成了鸟,Abzhanov, Bhullar和他们的合作伙伴现在正在分析探究那些鸟类基因形成了喙。上周研究者们通过在进化杂志上的文章揭示了:可以通过对鸟类的一小部分基因的变化把它们的面部变得更接近于恐龙。
现代鸟类中,一对被人为是前颌骨的骨头融合形成了喙,这种大大区别于恐龙,短尾鄂,史前鸟类以及大多数双骨仍然分开的脊椎动物的结构改变了鸟类的鼻部。 为了知道这种改变是如何发生的,研究者们确定了两种基因的活动,他们在短尾鄂,小鸡,老鼠,蜥蜴,乌龟以及食火鸟(一种幸存下来的史前鸟类)等物种的骨头上显露出来。
他们发现爬行动物和哺乳动物有着两种不同的变现,一种在两侧都进化者鼻部。然而鸟类的鼻部却单向过度发展越过了脸部。研究员们对此解释说短尾鄂可能只是恐龙进化后的表现因为他们有着相同的吻和前颌骨。后来研究者们通过对幼鸟胚胎注册化学药物来阻碍它们脸部中间部分的基因活动创造了这种特别的鸟类模型。(由于伦理道德原因,他们不被允许对其进行孵化)
结果显示:这个被实验的胚胎的脸部和恐龙更加相似。“他们培育出的小鸡胚胎更像是已经灭绝的恐龙”曾经和 Abzhanov 合作过的德州大学古生物学家Timothy Rowe 说
& & & & 这个发现强调了单个分子的变化是如何导致主要结构 &的变化的。“鸟类借用存在的工具造就了一副新的面孔,Abzhanov说。它们没有产生新的基因或是创造出新的途径,仅仅改变了已经存在的基因而已”
像Brusatte &的其他研究项目一样,Abzhanov 的研究成果挑战了“假想的可见畸形组织”理论,在基因的尺度下也同样适用。喙的出现不需要特别的跨越式演化或者大规模的基因变异。相反,Abzhanov 揭示了同样的力量促成了微观层面的进化--物种间小幅度变化--同样也导致了宏观的进化,进化出了新的特征和新的物种。
特别值得一提的是,小小的改变基因小小的变化创造出了已经出现了几百万年且多种多样的喙,而且这种多样的喙只是经历了少数代后就完全变化形成了。“简单有规律的改变也会产生重要的影响”Abzhanov 说
Bhullar 和 Abzhanov 计划深挖这件事:为什么喙和鸟的头骨会出现,打算使用同样的方式来操控头骨和大脑等不同性征的发展。“我们仅仅触及到了这项工作的外围而已”
Bhullar 说到。
纠正日内容:这篇原文指出短尾鄂和恐龙拥有一个祖。实际上,短尾鄂和恐龙分享同一个祖先。本文已经修正了这个。
:在令人惊异的收缩的鸟类中提到的“恐龙的轮廓”的形象出自以下的书籍:Jordan Mallon 写的《单脊龙》,Emily Willoughby 的《恐爪龙》以及Matt Martyniuk 的《迅猛龙》
(本文来源:译言网
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