河北省早白堊世大北溝組發(fā)現(xiàn)一原始鳥類：迷惑巾幗鳥 _鳥類

疑惑巾幗鳥復(fù)原圖（張宗達(dá)繪制）

疑惑巾幗鳥正型標(biāo)本、頭骨LSF成像、骨組織結(jié)構(gòu)、原始鳥類的翼載—展弦比分布圖（王敏供圖）

脊椎動(dòng)物主要類群的肩胛骨—烏喙骨演化簡圖；中生代鳥類系統(tǒng)樹揭示肩帶和手部骨骼的重要演化階段（王敏供圖）
（）據(jù)中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：近期，中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏、周忠和、托馬斯在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了最新研究成果，報(bào)道了在中國發(fā)現(xiàn)的一早白堊世原始鳥類：迷惑巾幗鳥（Jinguofortis perplexus）。巾幗鳥的發(fā)現(xiàn)為討論鳥類的早期演化、生態(tài)分異提供了大量關(guān)鍵信息，表明發(fā)育的可塑性在鳥類演化早期扮演著非常重要的角色。
巾幗鳥發(fā)現(xiàn)于河北省早白堊世的大北溝組， 2017年周忠和帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在該地點(diǎn)進(jìn)行野外考察，并在上覆火山灰中取樣。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所孟慶任研究員通過SIMS鋯石U-Pb測(cè)年方法，確定巾幗鳥生活在距今約1.27億年前。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)巾幗鳥進(jìn)行了比較形態(tài)學(xué)、骨組織學(xué)、飛行能力以及系統(tǒng)發(fā)育的研究，認(rèn)為巾幗鳥屬于目前已知僅次于孔子鳥目的最原始的尾綜骨類鳥類。尾綜骨類是指末端的數(shù)枚尾椎愈合成一塊復(fù)合骨（稱之為尾綜骨）的鳥類，涵蓋了除始祖鳥、熱河鳥類之外的所有鳥類。反鳥類和今鳥型類（后者演化出所有現(xiàn)代鳥類）是在中生代演化最為成功的鳥類，這兩個(gè)類群的早期分子已經(jīng)出現(xiàn)大量進(jìn)步的形態(tài)和生理特征，屬種眾多。而較反鳥類和今鳥型類更原始的尾綜骨類屬種非常稀少，僅有孔子鳥類和會(huì)鳥類。從而形成了一個(gè)長尾的最原始鳥類（始祖鳥、熱河鳥類）和更進(jìn)步的反鳥類和今鳥型類之間的“演化空白”，極大限制了我們對(duì)尾綜骨類演化初期的認(rèn)識(shí) 。巾幗鳥恰好補(bǔ)充了這一空白，它呈現(xiàn)出高度鑲嵌演化的特征組合：齒列、部分頭骨和肩帶形態(tài)與非鳥類獸腳類恐龍相似，但同時(shí)具有退化的手指、加長的前肢、愈合的尾綜骨等典型的鳥類特征，這也正是其種名的來源。其屬名取自“巾幗”的漢語拼音，獻(xiàn)給所有工作在一線的女性科研人員。
巾幗鳥與2016年研究報(bào)道的重明鳥（Chongmingia）形態(tài)相似。重明鳥保存不完整，尤其缺失尾椎和頭骨，因此在其最初的研究中系統(tǒng)位置難以確定。而巾幗鳥的發(fā)現(xiàn)則為解決重明鳥的分類位置提供了線索：對(duì)大量中生代鳥類系統(tǒng)發(fā)育的研究表明，巾幗鳥和重明鳥構(gòu)成姐妹群，屬于已知的除孔子鳥目外最原始的尾綜骨類，研究團(tuán)隊(duì)將這一支系命名為巾幗鳥科（Jinguofortisidae）。巾幗鳥科最明顯的特征是具有愈合的烏喙骨和肩胛骨（稱之為肩胛烏喙骨），這一現(xiàn)象在中生代鳥類僅見于孔子鳥目，在現(xiàn)生鳥類中主要見于古顎類（鴕鳥、鴯鹋等），而在具有飛行能力的多數(shù)鳥類中這兩塊骨骼是相互獨(dú)立的。愈合的肩胛烏喙骨是一個(gè)非常原始的特征，它在四足動(dòng)物的演化歷史中甚至早于指（趾）節(jié)的出現(xiàn)；二者的分離最早開始于原始的羊膜類動(dòng)物，并隨后廣泛分布（如有鱗類、鱷類等），但同時(shí)一些類群又獨(dú)立演化出了愈合的肩胛烏喙骨，包括多數(shù)非鳥類恐龍和翼龍等。肩胛骨和烏喙骨在發(fā)育上往往顯現(xiàn)出相互愈合的趨勢(shì)，這主要源自它們?cè)诎l(fā)育初期來源于未分異的同質(zhì)凝結(jié) 。在軟骨發(fā)生的過程中，當(dāng)成骨作用或者先骨細(xì)胞分異被推遲時(shí)，才會(huì)造成這兩塊骨骼的分離。
通過追溯這兩塊骨骼在四足動(dòng)物主要類群中的發(fā)育情況，研究團(tuán)隊(duì)提出愈合的肩胛烏喙骨是在孔子鳥目和巾幗鳥科中獨(dú)立發(fā)生的，而愈合的發(fā)生有可能源自這兩個(gè)類群個(gè)體發(fā)育中相對(duì)較快的成骨作用，對(duì)原始鳥類骨組織結(jié)構(gòu)的分析也支持這一假說。巾幗鳥和孔子鳥類生長速度快于始祖鳥和熱河鳥類，較快的生長速度能夠縮短達(dá)到成年需要的時(shí)間，減小被捕食的機(jī)率，但同時(shí)加快的成骨作用使得肩胛骨和烏喙骨在骨化過程中“未來得及”相互分離，從而形成愈合的肩胛烏喙骨（可以看作骨化作用加快的“副作用”）。而較巾幗鳥進(jìn)步的會(huì)鳥類、原始的今鳥型類和反鳥類，其生長速度慢。今鳥型類和反鳥類早期代表的個(gè)體明顯小于巾幗鳥，所以減慢的生長速度并不會(huì)顯著延長其達(dá)到成年所需要的時(shí)間；而這兩個(gè)類群已經(jīng)具有和現(xiàn)代鳥類相似的骨骼—肌肉系統(tǒng)，在胚胎發(fā)育階段，不同的肌肉會(huì)對(duì)尚處于軟骨階段的肩胛骨和烏喙骨發(fā)生不同方向的作用，有利于這兩塊骨骼在骨化過程中相互分離。研究團(tuán)隊(duì)提出巾幗鳥和孔子鳥具有的肩胛烏喙骨有可能是來自異時(shí)性發(fā)育中的過型形成作用（因?yàn)榭焖俚纳L，后裔在早期發(fā)育階段就出現(xiàn)祖先的特征，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步生長形成新的特征），體現(xiàn)了發(fā)育的可塑性。發(fā)育可塑性是指當(dāng)環(huán)境改變，生物個(gè)體能夠改變發(fā)育過程的能力，這一過程往往誘導(dǎo)出現(xiàn)一些新的特征。上述的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明在討論鳥類或者其它生物的早期演化（特別是鑲嵌演化）時(shí)，發(fā)育可塑性是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目，以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
原文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/09/18/1812176115