首次揭開早期羽毛如何發育的神秘面紗

日期：2010-04-29 15:45:13

我國科學家在世界上首次揭示了早期羽毛的發育現象,這一成果發表在4月29日出版的《自然》雜志上。

現代羽毛,無論屬于何種鳥類,伴隨著個體的成長,發育過程總是一致的。然而在羽毛出現之初,其發育過程是否與現代羽毛一致?目前學術界的主流觀點傾向認為,兩者應該是一致的。但中科院古脊椎動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研究所尤海魯研究員共同研究發現,羽毛在演化早期階段發育更具靈活性,發育機制更加多樣。

徐星解釋說,過去人們只在成年恐龍或鳥類化石上發現過羽毛,這些羽毛和現代羽毛非常相似。因此人們推測,早期羽毛的發育過程或許與現代羽毛的發育過程一直,基于現代羽毛發育資料建立的羽毛演化模型,也就成為目前學術界的主流模型。

這次,我國科學家首次在兩件幼年似尾羽龍的化石標本上發現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,大約相當于人類幼兒的3、4歲。

這兩件標本上的羽毛明顯不同:小個體標本上的飛羽和尾羽都屬于一種近端帶狀正羽,只有初級飛羽,尾羽明顯大于飛羽;大個體標本上的飛羽和尾羽都呈現典型的正羽形態,飛羽除了初級飛羽,還有次級飛羽,尾羽和飛羽大小差別也不明顯。

“若沒有相關知識,很難解釋得通俗。簡單地說,隨著個體的成長,其羽毛也在發生變化。這兩件標本的羽毛變化,有些與現代羽毛發育過程一致,有些卻是無法用現代羽毛的發育機理來解釋的。”徐星舉例說:“比如小個體上的近端帶狀正羽就是現代羽毛發育過程中所不具備的。”

現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,羽軸兩側分布著由一根根細小的羽枝組成的羽片。無論幼年個體還是成年個體,飛羽的形態總是這樣的。然而,在似尾羽龍小個體上發現的羽毛印痕,其遠端與現代羽毛一致,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本上發現過一種加長的寬絲狀羽,這一形態也是現代羽毛不具備的。”徐星說,經過持續的研究,他們傾向于認為,早期羽毛的發育過程與現代羽毛的發育過程不完全相同,“在羽毛的進化過程中,其發育過程可能并不像現在這樣單一,而是‘嘗試’過多種情況,出現過很多‘試驗性羽毛’。”徐星說,或許是因為物競天擇,羽毛在早期演化階段產生的一些形態沒有延續到現代鳥類,這些形態和控制這些形態形成的發育機制都在羽毛演化過程中消失了。

羽毛的演化一直是生物進化領域的一個難點,近年來,我國科學家在中生代晚期形成的地層中發現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,相關成果引起了國際學界的廣泛關注。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本的系列成果之一。研究者表示將會繼續這一方向的研究,結合古生物學和現代發育學資料,進一步推動羽毛起源和早期演化的研究。