我校教师邢立达领衔研究 首次发现琥珀中的古鸟类

01.07.2016  14:59

邢立达博士在加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆观察琥珀标本

Nature Communications发表文章截图

中国科学报版面截图

反鸟被树胶粘住(张宗达绘图)

6月29日,中加英美等国的古生物学家和昆虫学家宣称,他们发现了有史以来第一批琥珀中的鸟标本,这是人类首次有缘一睹恐龙时代古鸟类的真实面目,对古生物学界带来强烈的震动。这篇论文发表于著名的《自然》杂志子刊《自然通讯》(Nature Communications),由我校教师邢立达博士与加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆的瑞安·麦凯勒教授领衔研究。该研究项目得到了中国国家重点基础研究发展计划(973计划)、中国国家自然科学基金、加拿大自然科学和工程研究理事会、美国国家地理学会、德国洪堡基金等十余个项目的资助。

“我从来没有奢望过我们能在琥珀里发现白垩纪的鸟类——兽脚类恐龙的后裔,”邢立达博士回忆其首次看到这些标本的情形时仍难掩激动,“但它们就真真切切地出现在你面前,我才意识到这是人类首次有机会看到真实的古鸟类。”

琥珀中的古鸟类标本直接来自动物本身,由于没有经过化石化作用,因此保存极为完好,具有与生前几乎无异的细节,对研究古生物演化的科学研究者们而言,这些材料是梦寐以求的素材。此次描述的标本来自著名的琥珀产区之一——缅甸北部克钦邦胡康河谷,包括了两个鸟类的翅膀和部分软组织。

“这两件标本距今约9900万年前,来自白垩纪中期诺曼森阶,我们将其称之为‘天使之翼’与‘罗斯’标本”,瑞安·麦凯勒教授介绍说,“标本非常小,天使之翼展开后为18毫米,而罗斯只有12毫米,这极小的尺寸、骨骼的发育情况、各指的比例,都表明标本为早熟性的幼鸟。” 天使之翼标本保存较好,包括了桡尺骨、掌骨、指区,以及多种不同形态的羽毛。手指共3根,指式为2-3-1,明显区别于三指型非鸟兽脚类的指骨排列方式(2-3-4)。羽毛包括9根高度不对称的初级飞羽,还能观察到5根次级飞羽的基干部分。小翼指有3根羽毛,形态区别于前述的羽毛。此外,覆羽区至少包括了3排廓羽。

虽然两件标本的翅膀乍一看都接近黑色,但科学家在各种光照条件下进行的宏观和微观观察之后发现,天使之翼标本是以黑色为主的胡桃棕色,而罗斯标本的大部分区域则呈现出更深的棕黑色。两件标本的廓羽颜色从略浅于飞羽的颜色过渡到银色或白色。

中国科学院古脊椎所的邹晶梅研究员和王敏 副研究员 认为,基于重建的3D数据,可以观察到两件标本的骨骼形态学、比例和羽毛特征大致相似,都属于典型的反鸟类。目前暂时将它们归为同一个物种,但发育后的成体可能会有很大的变化。

国际古生物协会前任主席、英国布里斯托大学的迈克尔·本顿 院士 介绍道,这些反鸟类幼鸟标本已经具有了现代鸟类的羽毛类型,让我们得以从细微的角度观察到反鸟类幼鸟的羽毛生长方式,鸟翼骨骼形态学,以及羽囊、羽区和裸区等,这些细节皆是前所未见的。

这么小的鸟儿骨骼上的羽毛完全发育,这是一种幼鸟中存在的早成性或超早成性现象。这种特性使得幼鸟出壳后很快便能独立取食。但这两件标本中的鸟儿很显然还没有撑到成年。论文作者之一,台北市立大学运动能力分析实验室的曾国维教授告诉记者:“天使之翼标本中的双向爪痕,标本四周的大量腐败物,以及裸区暴露出的皂化外观,都表明标本至少在被树脂部分包裹时还依然活着,其大部分腐败过程在无氧环境中发生。而罗斯标本则没有这些特征,说明它很可能来自一具尸体,在其接触树脂前就已经完全腐败。琥珀内没有大量腐败物和挣扎痕迹也可能是某种行为学的结果:掠食者撕下了鸟的翅膀,但没有食用,而是将它丢弃。”

“标本虽小,但极为难得,从某种意义上讲,它们是世界上最小的恐龙,其体长只有3.5厘米。”中国科学院古脊椎所的徐星研究员评价道,“标本表明反鸟类似乎已具有现生鸟类的大部分羽毛类型,在羽毛的排列方式、颜色和微结构上都非常相似。这是我们首次在如此大规模的细节上去了解反鸟类。”

琥珀中的古生物能否复活?邢立达博士解释道,“这个问题的核心是DNA的半衰期,一个死亡生物的DNA核苷酸骨架之间的化学键半数降解掉所需的时间大约是521年,这个数字在极端环境下会有变化,比如永冻土中的猛犸象有不少标本能提取到DNA片段,但是,此前报道的数千万前的古DNA还存在很大争议,缅甸琥珀标本的年龄近1亿年,即便使用超高灵敏新一代DNA测序技术也几无可能获得有价值的DNA片段,因此电影《侏罗纪公园》中恐龙场景目前依旧只能留在科幻里。”

不过,邢立达博士透露,目前研究工作还在继续深入中,研究团队获取了一批琥珀中脊椎动物的标本,正在紧锣密鼓地进行研究。“最终我们会看到一个强多样化的东南亚白垩纪中期脊椎动物群,这将是一个极其美妙的未来。”

 

相关报道链接:

光明日报

http://news.ifeng.com/a/20160629/49261498_0.shtml

中国科学报

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2016/6/313565.shtm

自然集团

http://www.nature.com/news/bird-wings-trapped-in-amber-are-a-fossil-first-from-the-age-of-dinosaurs-1.20162

美国国家地理

http://news.nationalgeographic.com/2016/06/dinosaur-bird-feather-burma-amber-myanmar-flying-paleontology-enantiornithes/