化石講場-Fossils Board 首個古生物/恐龍/化石華語討論區 - [恐龍地帶 Dinosaur Zone] - 中國科學家證實鳥舌的骨化與飛行有關

fossilshk (Lung)
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中國科學家證實鳥舌的骨化與飛行有關

圖為主龍類的舌骨演化。圖中可以發現了翼龍出現了和鳥類趨同的舌骨演化趨勢，而飛行有可能促發了這些舌骨功能的演化。

　　從恐龍到鳥，一直是進化樹上最引人關注的謎。近日，中國科學家從一些罕見帶有舌骨的熱河恐龍化石上得出諸多顛覆性的“新知”：可能由於獲得了飛行能力，鳥類的舌頭才開始漸漸骨化、並逐漸可以伸出口腔，方便它們採食；這一進化革命發生在距今1.2到1.3億年前的白堊紀早期，最早的“證據”來自小盜龍和孔子鳥。

　　這些成果來自中國科學院古脊椎動物與古人類研究所李志恒團隊和美國德州大學奧斯丁分校學者的合作研究。李志恒採取了一種非常前沿的技術手段——肌肉造影方法，來研究恐龍和鳥類的舌頭。他想知道：兩者的舌骨和肌肉如何相互作用，又產生了哪些功能？

　　為此，李志恒團隊先解構了13種現代鳥類和3個短吻鱷的標本，瞭解到鳥類舌骨最獨特的地方在於：其骨質的部分幾乎延伸到舌頭的最前端。換句話說，包括人類在內的哺乳動物舌頭柔軟無骨，而鳥類則都有一條堅硬、靈活的舌頭。

　　眾所周知，舌頭是取食的關鍵器官，同時影響著呼吸功能。在進化的道路上，魚類“登陸”成為陸地脊椎動物時，舌頭的出現毫無疑問應該位列“革命性的事件”之一。當陸地脊椎動物演化成不同物種時，它們的取食、呼吸方式也隨之不同，舌頭和舌骨也發生變化。

　　對於鳥類而言，李志恒的研究顯示：隨著現代鳥類取食方式的變化，它們的舌骨也高度分化，顯示出多種與取食相關的適應性特徵。比如，蜂鳥用水泵一樣的舌頭來吸食花蜜，因為它們的角舌骨和上舌骨是如此超長，可以幫助它們輕鬆地把舌頭伸出很長，直到花蕊中去。

　　但這項研究最有價值之處，是李志恒比對上述現生動物舌器和骨骼的對應關係，“還原”出已滅絕的恐龍和原始鳥類舌頭究竟是如何一步步骨化的。這項研究工作耗時日久，並且需要極為罕見的舌骨化石材料。

　　幸運的是，中國熱河生物群是早期鳥類演化的“化石寶庫”，特異的埋藏環境讓纖細的舌骨也保存下來。李志恒研究了11個化石種類的舌骨，包括小型的似鳥恐龍、翼龍甚至暴龍，同樣用肌肉造影方法、X射線斷層掃描獲得了高精度的三維圖像，把它們放在進化樹的譜系中一一比對。

　　一種演化趨勢因此清晰可辨：隨著飛行能力的獲得，一些似鳥恐龍已經不能用“手”來處理食物，這時候舌頭就逐漸成為重要的處理食物的輔助工具。舌頭變得越來越靈活、堅硬，兩邊的舌骨就越來越長，直到在舌頭前端慢慢合攏，產生了一個新的骨化中心——基舌骨。

圖為舌骨在鳥類化石和小盜龍裏的保存。其中A是小盜龍，B是反鳥，C是孔子鳥，D是紅山鳥，綠色的箭頭指示了最早的上舌骨的保存，藍色的箭頭指示了最早的基舌骨在孔子鳥和紅山鳥裏的發現。

　　李志恒說，基舌骨是支撐鳥類舌頭最主要的一塊骨頭。那麼，類似鳥類的基舌骨最早出現在哪一隻恐龍身上呢？答案是小盜龍——一種跟鳥關係很近的恐龍。到了早期的原始鳥類——孔子鳥，基舌骨的骨化已經清晰可見。這意味著，恐龍在向鳥演化的過程中獲得了複雜、靈巧的骨質舌器。李志恒認為，這一“鳥類演化的關鍵一步”發生在距今1.2到1.3億年前的白堊紀早期。

　　從取食的角度來說，有了基舌骨，似鳥恐龍才得以伸出舌頭去獲取種子、昆蟲等。像短吻鱷那樣短的舌骨，顯然舌頭是無法靈活地伸出去的，只能固定在口腔底部。於是，一個“無心插柳”的發現是：像電影那樣張開血盆大口、舌頭滴答著口水的霸王龍，從科學證據看，那是不可能的。

　　以前，古生物界對於鳥類舌骨的分化和變異，很少從進化的角度去解釋。而李志恒團隊提出的“新知”——由於鳥類飛行導致新的取食方式，促進了舌骨的分化和活動性等，無疑具有顛覆性。

　　“舌骨的出現和分化對於人們理解鳥類演化具有重要意義，”李志恒說，但更多的謎題還等待破解，比如鳥類獨特的呼吸和發聲方式與舌骨有何關聯？“由於化石證據的缺失，這些鳥類演化中關鍵特徵的發生和改變時間還需要進一步確認。”

研究論文: http://journals.plos.org/plosone ... &type=printable