本文看点
OVERVIEW
恐龙到鸟类的演化是否经历了“四只翅膀”的阶段?
如果说鸟类的祖先靠“四翼滑翔”,
那么为什么现代鸟类只留下了两只翅膀,
腿上的羽毛又去哪里了呢?
争议观点一
OPINION
2013年中国的科研团队,在国际期刊《Science》上发表了一篇名为《基干鸟类的后翅与腿羽的演化》的文章(Hind Wings in Basal Birds and the Evolution of Leg Feathers),试着去解答了这一疑问。
该研究的对象为11个基干鸟类的化石标本。什么是基干鸟类呢?基干鸟类,就是介于恐龙与现代鸟类之间、具有代表性的最原始的早期鸟类,是鸟类家族的“老祖宗”和早期分支成员。比方说像始祖鸟、孔子鸟、热河鸟等一系列早期鸟类,都属于基干鸟类。在这些标本中,很明显的可以观察到它们的后肢长有发达的羽毛,这些后肢羽毛的存在很可能与滑翔相关,有助于其增加飞行表面积、稳定性和操控性。


文章说啊,随着演化,飞行方式从滑翔到扇动翅膀飞行,前肢承担了大部分的飞行动力,后肢不再参与飞行任务,而是专职起跳、落地、行走。后肢羽毛太长,反而成了负担。于是在演化过程中,后肢羽毛逐步缩短、稀疏,甚至通过基因表达直接“关掉羽毛生长开关”,达到更高效的飞行目的。最后重新上线鳞片结构,所以你会看到现代鸟类的爪子,都是覆盖着鳞片,这是为了适应鸟类更高效的运动和新的生态需求。

虚骨龙类恐龙后肢羽毛的演化
(从左到右依次为:中华丽羽龙、近鸟龙、会鸟、反鸟类、今鸟类)
图源:参考资料1
这项研究表明,恐龙演化到鸟类,确实是经历了从“四翼启航”到“两翼起飞”的过程。
但是,等一下,剧情要反转了。
争议观点二
OPINION
2016年,另一个中国的科研团队,在《地质学刊》上,发表了一篇名为《四翼恐龙还是恐龙的性双形现象》的文章。这篇研究中,以辽西晚中生代长羽毛的恐龙和基干鸟类化石标本为研究对象,观察统计了化石中的生物后肢趾骨上是否长羽毛。统计了几百件标本,得到了以下数据:
中华丽羽龙,3件标本中,只有1件发现了后肢跖骨部分长羽毛;

中华丽羽龙标本(脚上未见羽毛)
图源:参考资料2
近鸟龙,89件标本中,后肢跖骨长羽毛的有43件,占比48%;

近鸟龙标本(脚上未见羽毛)
图源:参考资料2
会鸟,8件标本中,后肢跖骨部分长羽毛的仅1件;

会鸟标本(脚上未见羽毛)
图源:参考资料2
孔子鸟,143件标本中,后肢跖骨长羽毛的只有2件,占比1%;

孔子鸟标本(脚上未见羽毛)
图源:参考资料2
小盗龙,146件中,34件后肢跖骨上长羽毛,占比23%等等。
以上数据显示,这些恐龙或基干鸟类的跖骨或跗跖骨部分多数未见羽毛,换句话说不是每只“近鸟恐龙”都是“四个翅膀”。
然后他们提出了一个惊人猜想:这些后肢上“有毛”和“没毛”的恐龙,不是“会飞”和“不会飞”的功能差异,而是性别差异!也就是恐龙的性双形现象!
说到“性双形”,你可能有点陌生。但如果我说:雄孔雀开屏、雄狮长鬃毛、雄鸡五彩斑斓,那你就懂了,那就是同一种动物中,雄性与雌性样子不同。

孔雀
图源:包图网

非洲狮
图源:包图网

红腹锦鸡
图源:参考资料2
研究者认为,那些化石标本里,相同物种的腿羽差异如此显著,可能就是恐龙的“性双形”的现象。雄性为了吸引雌性,腿羽长长;而雌性则朴素低调,根本不需要展示腿羽。
综上所述,得到了一个重磅的结论:在恐龙向鸟类演化的过程中,并没有什么“四翼恐龙”,也不存在什么“四翼阶段”。研究人员认为,在这个过程中“性双形”现象是普遍存在的,后肢长羽毛的恐龙,或基干鸟类不是演化的主系,而是灭绝的旁支,它们与今鸟型鸟类现生鸟类无关。
“四翼恐龙”是演化中的必经阶段,腿羽是辅助飞行?还是根本就没有“四翼恐龙”的演化环节,腿羽只是性别特征?你更支持哪种观点呢?
作者:徐芷妤
科学审核:何鑫(上海自然博物馆自然史研究中心 研究员)
策划:董毅
责编:Shoomi
审校:张雪容、徐湮
本文经授权转载自上海自然博物馆(ID:snhm01),如需二次转载请联系原作者。