科技日報記者 陸成寬
億萬年前，恐龍如何進化成遨游藍天的鳥類？6日，記者從中科院古脊椎動物與古人類研究所獲悉，該所科研人員發現，恐龍到鳥類的演化伴隨著四肢骨骼多樣性降低和演化速度下降，這種下降主要受前肢的影響。飛行壓力造成了原始鳥類前肢的演化速度相對更慢、多樣性更低。研究成果在線發表于《自然·生態與進化》雜志。
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恐龍到鳥是脊椎動物演化史上最為震撼的事件之一，這一過程涉及了骨骼系統、肌肉系統和表皮衍生物等大量變化，而這些變化多數都與飛行的起源相關。
“其中最關鍵的變化，就是以肢骨長度為代表的體型改變。”論文通訊兼第一作者、中科院古脊椎所研究員王敏說，比如，從整體趨勢看，在演化上，和鳥類關系更近的獸腳類恐龍有著相對更長的前肢。
“因此，系統地量化分析肢骨在鳥類起源過程中的動態演化軌跡，是我們認識恐龍是如何飛上藍天成為鳥類的關鍵。”王敏說。
通過系統比較鳥類、非鳥類副鳥類和非副鳥類獸腳類恐龍這三個類群的肢骨多樣性，研究人員發現，早期鳥類肢骨的整體多樣性最低，而非副鳥類獸腳類恐龍是最高的，這種差異主要反映在前肢上。
中生代獸腳類恐龍（包括鳥類）的肢骨演化速率。王敏供圖
同時，研究人員又對包括鳥類在內的中生代獸腳類恐龍肢骨的演化速率進行了計算，結果也出現了相似的規律。前后肢整體的演化速率在接近鳥類的起源節點時反而是變慢了，而這種趨勢在前肢上表現得最為明顯。
然而，這一發現卻與演化生物學的“常識”大相徑庭。
“一般而言，頜的出現、魚類登上陸地、爬行動物飛上藍天等具有‘演化革新’意味的特征或形態功能在某一類群出現時，該類群的演化速率會變快，多樣性也會增加。”王敏說，原因是這些“革新”能夠幫助生物快速進入新的生態位。
那么，我們該如何解釋早期鳥類在肢骨形態多樣性以及演化速率的降低？
研究人員認為，早期鳥類在肢骨形態上多樣性的貧瘠，以及演化速率的降低，主要受前肢“拖累”，這是因為在飛行的選擇作用下，原始鳥類的前肢只能夠在適合空氣動力學作用的框架下發生有限變化。
王敏表示，這項研究為學界此前提出的、在鳥類演化伊始“肩帶演化在前，腰帶在后”這一假說提供了量化數據的支持。
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