圖為主龍類的實鳥舌舌骨演化。圖中可以發現了翼龍出現了和鳥類趨同的骨化關舌骨演化趨勢，而飛行有可能促發了這些舌骨功能的飛行演化。

圖為舌骨化石在主龍化石里的飛行保存，其中A是中國前鼻短吻鱷；B為遼西翼龍；C是玩具翼龍，D是科學熱河龍，E是家證羽王龍，F是中華龍鳥。

圖為舌骨在鳥類化石和小盜龍里的保存。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里的發現。
（神秘的地球uux.cn報道）據新華社北京6月30日電（屈婷）：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”：可能由于獲得了飛行能力，鳥類的舌頭才開始漸漸骨化、并逐漸可以伸出口腔，方便它們采食；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汀分校學者的合作研究。李志恒采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，了解到鳥類舌骨最獨特的地方在于：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。
對于鳥類而言，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征。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，可以幫助它們輕松地把舌頭伸出很長，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系，“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，并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。
李志恒說，基舌骨是支撐鳥類舌頭最主要的一塊骨頭。那么，類似鳥類的基舌骨最早出現在哪一只恐龍身上呢？答案是小盜龍——一種跟鳥關系很近的恐龍。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復雜、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。于是，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，古生物界對于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”——由于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于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？“由于化石證據的缺失，這些鳥類演化中關鍵特征的發生和改變時間還需要進一步確認。”
相關報道：舌骨研究為古鳥類演化提供關鍵性證據
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：舌骨的主要作用是支撐舌頭，而鳥類舌骨的獨特之處在于其骨質部分還能延伸到靠近舌頭的最前端。舌骨在古生物學的研究中很少受到關注，但實際上，舌骨研究可以為滅絕動物的生活方式提供關鍵性證據。
6月20日，古脊椎所周忠和團隊和美國德州大學奧斯汀分校同行在Plos One雜志在線發表了關于舌骨研究的最新進展，不但揭示了恐龍的舌頭很可能像短吻鱷那樣短而平扁、固定在口腔底部不能伸出，從而挑戰了傳統恐龍舌頭復原以外，還提出了由于飛行而獲得的新的取食生態促進了舌骨的分化和活動性的新觀點。
基于恐龍、翼龍和現代鱷魚、鳥類之間的親緣關系，該項工作比較了恐龍、翼龍、短吻鱷和現代鳥類的舌骨及相關肌肉，以及這些性狀在不同譜系中的演化趨勢。比較解剖的研究工作主要通過利用杰克遜學院高精度X-射線斷層掃描以及增強CT造影所獲取的高精度圖像以及三維重構完成，對比標本包括了大量的現代標本的舌骨，分別來自3個短吻鱷以及13種現代鳥類（從鴕鳥、鴯鹋、鴨子和鵪鶉）；還包括11個化石種類的舌骨，這些化石主要來自中國的熱河生物群，包括小型的似鳥恐龍、翼龍甚至暴龍，由于舌骨在化石中的保存較為罕見，這些標本完好的舌骨顯得尤為珍貴。
結果顯示，大多數恐龍的舌骨和短吻鱷類似，短小而簡單，無法支持舌頭的自由活動。舌骨的形狀在翼龍、似鳥恐龍甚至在鳥類自身中，具有多樣性。舌骨靈活性提高有關很可能與飛行有關，因為飛行大大擴展了這些類群的取食生境，恐龍在向鳥類演化的過程中獲得了復雜以及靈巧的骨質舌器。伴隨著現代鳥類的生境的分異，舌骨進一步高度分化，顯示出多種和取食相關的適應性特征，例如鴨子、啄木鳥、蜂鳥等。
舌器的分化對于理解鳥類演化具有重要的意義，未來的研究將會進一步關注和舌骨功能變化的相關解剖結構的改變，例如鳥類顯示出舌骨后面連接的咽喉位置的后移很可能影響其發聲和呼吸方式，不過由于化石證據的缺失，這些關鍵特征的改變以及發生時間還需要進一步確認。
這項研究得到中國科學院、國家自然科學基金委、美國史密斯國家博物館、貝蒂穆爾基金會的資助。
原文鏈接：http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0198078

最新評論