远古发现丨四肢骨骼演化进一步揭示从恐龙到鸟的演化轨迹
记者从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉，该所研究人员通过对鸟类起源过程中四肢骨骼的动态演化进行量化分析，进一步揭示了从恐龙到鸟的演化轨迹。相关成果6月5日发表于国际学术期刊《自然·生态与进化》。
从恐龙到鸟的演化涉及大量骨骼系统、肌肉系统和表皮衍生物等结构的变化，多数都与飞行的起源相关。其中最为显著的就是以四肢骨长度(即前肢和后肢)所代表的体型改变，这也是认识“陆地奔跑的恐龙”成为“飞上蓝天的鸟类”这一重要转变的关键。
包括鸟类在内的中生代兽脚类恐龙肢骨形态演化空间和多样性的比较。(中科院古脊椎所供图)
最早的鸟类出现于中生代时期。研究人员通过构建包含鸟类在内的大量中生代兽脚类恐龙肢骨的形态演化空间，并量化鸟类、非鸟类副鸟类和非副鸟类兽脚类恐龙这三个类群的肢骨多样性，发现早期鸟类四肢骨骼的整体多样性低于其他非鸟类兽脚类恐龙，类似的差异也反映在前肢上。但是当研究对象聚焦于后肢时，差异就不明显。
同时，演化速率的估算结果显示，中生代兽脚类恐龙前后肢整体的演化速率在接近鸟类的起源节点时变慢，同样的趋势在前肢中也出现，但是在后肢的演化中却没有类似的变慢趋势。这说明演化速率在原始鸟类中的放缓，仍然是前肢作用的结果。
“这些发现与演化生物学的‘常识’大相径庭。”文章第一作者及通讯作者、中科院古脊椎所研究员王敏介绍，当某一种具有“演化革新”意味的特征(如上、下颌)或者形态功能(如飞行、咀嚼)在某一类群中出现时，通常认为该类群的演化速率会变快、多样性也会增加。
上述分析显示，早期鸟类肢骨形态多样性的贫瘠和演化速率的降低，主要受前肢“拖累”。对于这一现象，该研究认为，为适应飞行中的空气动力学作用，原始鸟类的前肢只能够发生有限变化。随着许多和飞行相关的进步特征(例如和完成飞行精细动作相关的肌肉、韧带、骨骼的关节方式等)在演化后期出现，前肢的变化才能突破“瓶颈”，最终演化出现代鸟类所呈现的形态多样的前肢结构。