圖為主龍類(lèi)的實(shí)鳥(niǎo)舌舌骨演化。圖中可以發(fā)現(xiàn)了翼龍出現(xiàn)了和鳥(niǎo)類(lèi)趨同的骨化關(guān)舌骨演化趨勢(shì)，而飛行有可能促發(fā)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(guó)前鼻短吻鱷；B為遼西翼龍；C是玩具翼龍，D是科學(xué)熱河龍，E是家證羽王龍，F(xiàn)是中華龍鳥(niǎo)。
圖為舌骨在鳥(niǎo)類(lèi)化石和小盜龍里的保存。其中A是小盜龍，B是反鳥(niǎo)，C是孔子鳥(niǎo)，D是紅山鳥(niǎo)，綠色的箭頭指示了最早的上舌骨的保存，藍(lán)色的箭頭指示了最早的基舌骨在孔子鳥(niǎo)和紅山鳥(niǎo)里的發(fā)現(xiàn)。
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新華社北京6月30日電（屈婷）：從恐龍到鳥(niǎo)，一直是進(jìn)化樹(shù)上最引人關(guān)注的謎。近日，中國(guó)科學(xué)家從一些罕見(jiàn)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(niǎo)類(lèi)的舌頭才開(kāi)始漸漸骨化、并逐漸可以伸出口腔，方便它們采食；這一進(jìn)化革命發(fā)生在距今1.2到1.3億年前的白堊紀(jì)早期，最早的“證據(jù)”來(lái)自小盜龍和孔子鳥(niǎo)。
這些成果來(lái)自中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所李志恒團(tuán)隊(duì)和美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校學(xué)者的合作研究。李志恒采取了一種非常前沿的技術(shù)手段——肌肉造影方法，來(lái)研究恐龍和鳥(niǎo)類(lèi)的舌頭。他想知道：兩者的舌骨和肌肉如何相互作用，又產(chǎn)生了哪些功能？
為此，李志恒團(tuán)隊(duì)先解構(gòu)了13種現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)和3個(gè)短吻鱷的標(biāo)本，了解到鳥(niǎo)類(lèi)舌骨最獨(dú)特的地方在于：其骨質(zhì)的部分幾乎延伸到舌頭的最前端。換句話(huà)說(shuō)，包括人類(lèi)在內(nèi)的哺乳動(dòng)物舌頭柔軟無(wú)骨，而鳥(niǎo)類(lèi)則都有一條堅(jiān)硬、靈活的舌頭。
眾所周知，舌頭是取食的關(guān)鍵器官，同時(shí)影響著呼吸功能。在進(jìn)化的道路上，魚(yú)類(lèi)“登陸”成為陸地脊椎動(dòng)物時(shí)，舌頭的出現(xiàn)毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該位列“革命性的事件”之一。當(dāng)陸地脊椎動(dòng)物演化成不同物種時(shí)，它們的取食、呼吸方式也隨之不同，舌頭和舌骨也發(fā)生變化。
對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)而言，李志恒的研究顯示：隨著現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)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(guān)的適應(yīng)性特征。比如，蜂鳥(niǎo)用水泵一樣的舌頭來(lái)吸食花蜜，因?yàn)樗鼈兊慕巧喙呛蜕仙喙鞘侨绱顺L(zhǎng)，可以幫助它們輕松地把舌頭伸出很長(zhǎng)，直到花蕊中去。
但這項(xiàng)研究最有價(jià)值之處，是李志恒比對(duì)上述現(xiàn)生動(dòng)物舌器和骨骼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，“還原”出已滅絕的恐龍和原始鳥(niǎo)類(lèi)舌頭究竟是如何一步步骨化的。這項(xiàng)研究工作耗時(shí)日久，并且需要極為罕見(jiàn)的舌骨化石材料。
幸運(yùn)的是，中國(guó)熱河生物群是早期鳥(niǎo)類(lèi)演化的“化石寶庫(kù)”，特異的埋藏環(huán)境讓纖細(xì)的舌骨也保存下來(lái)。李志恒研究了11個(gè)化石種類(lèi)的舌骨，包括小型的似鳥(niǎo)恐龍、翼龍甚至暴龍，同樣用肌肉造影方法、X射線(xiàn)斷層掃描獲得了高精度的三維圖像，把它們放在進(jìn)化樹(shù)的譜系中一一比對(duì)。
一種演化趨勢(shì)因此清晰可辨：隨著飛行能力的獲得，一些似鳥(niǎo)恐龍已經(jīng)不能用“手”來(lái)處理食物，這時(shí)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(lái)越靈活、堅(jiān)硬，兩邊的舌骨就越來(lái)越長(zhǎng)，直到在舌頭前端慢慢合攏，產(chǎn)生了一個(gè)新的骨化中心——基舌骨。
李志恒說(shuō)，基舌骨是支撐鳥(niǎo)類(lèi)舌頭最主要的一塊骨頭。那么，類(lèi)似鳥(niǎo)類(lèi)的基舌骨最早出現(xiàn)在哪一只恐龍身上呢？答案是小盜龍——一種跟鳥(niǎo)關(guān)系很近的恐龍。到了早期的原始鳥(niǎo)類(lèi)——孔子鳥(niǎo)，基舌骨的骨化已經(jīng)清晰可見(jiàn)。這意味著，恐龍?jiān)谙蝤B(niǎo)演化的過(guò)程中獲得了復(fù)雜、靈巧的骨質(zhì)舌器。李志恒認(rèn)為，這一“鳥(niǎo)類(lèi)演化的關(guān)鍵一步”發(fā)生在距今1.2到1.3億年前的白堊紀(jì)早期。
從取食的角度來(lái)說(shuō)，有了基舌骨，似鳥(niǎo)恐龍才得以伸出舌頭去獲取種子、昆蟲(chóng)等。像短吻鱷那樣短的舌骨，顯然舌頭是無(wú)法靈活地伸出去的，只能固定在口腔底部。于是，一個(gè)“無(wú)心插柳”的發(fā)現(xiàn)是：像電影那樣張開(kāi)血盆大口、舌頭滴答著口水的霸王龍，從科學(xué)證據(jù)看，那是不可能的。
以前，古生物界對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)舌骨的分化和變異，很少?gòu)倪M(jìn)化的角度去解釋。而李志恒團(tuán)隊(duì)提出的“新知”——由于鳥(niǎo)類(lèi)飛行導(dǎo)致新的取食方式，促進(jìn)了舌骨的分化和活動(dòng)性等，無(wú)疑具有顛覆性。
“舌骨的出現(xiàn)和分化對(duì)于人們理解鳥(niǎo)類(lèi)演化具有重要意義，”李志恒說(shuō)，但更多的謎題還等待破解，比如鳥(niǎo)類(lèi)獨(dú)特的呼吸和發(fā)聲方式與舌骨有何關(guān)聯(lián)？“由于化石證據(jù)的缺失，這些鳥(niǎo)類(lèi)演化中關(guān)鍵特征的發(fā)生和改變時(shí)間還需要進(jìn)一步確認(rèn)。”
相關(guān)報(bào)道：舌骨研究為古鳥(niǎo)類(lèi)演化提供關(guān)鍵性證據(jù)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所：舌骨的主要作用是支撐舌頭，而鳥(niǎo)類(lèi)舌骨的獨(dú)特之處在于其骨質(zhì)部分還能延伸到靠近舌頭的最前端。舌骨在古生物學(xué)的研究中很少受到關(guān)注，但實(shí)際上，舌骨研究可以為滅絕動(dòng)物的生活方式提供關(guān)鍵性證據(jù)。
6月20日，古脊椎所周忠和團(tuán)隊(duì)和美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校同行在Plos One雜志在線(xiàn)發(fā)表了關(guān)于舌骨研究的最新進(jìn)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(zhàn)了傳統(tǒng)恐龍舌頭復(fù)原以外，還提出了由于飛行而獲得的新的取食生態(tài)促進(jìn)了舌骨的分化和活動(dòng)性的新觀點(diǎn)。
基于恐龍、翼龍和現(xiàn)代鱷魚(yú)、鳥(niǎo)類(lèi)之間的親緣關(guān)系，該項(xiàng)工作比較了恐龍、翼龍、短吻鱷和現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)的舌骨及相關(guān)肌肉，以及這些性狀在不同譜系中的演化趨勢(shì)。比較解剖的研究工作主要通過(guò)利用杰克遜學(xué)院高精度X-射線(xiàn)斷層掃描以及增強(qiáng)CT造影所獲取的高精度圖像以及三維重構(gòu)完成，對(duì)比標(biāo)本包括了大量的現(xiàn)代標(biāo)本的舌骨，分別來(lái)自3個(gè)短吻鱷以及13種現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)（從鴕鳥(niǎo)、鴯鹋、鴨子和鵪鶉）；還包括11個(gè)化石種類(lèi)的舌骨，這些化石主要來(lái)自中國(guó)的熱河生物群，包括小型的似鳥(niǎo)恐龍、翼龍甚至暴龍，由于舌骨在化石中的保存較為罕見(jiàn)，這些標(biāo)本完好的舌骨顯得尤為珍貴。
結(jié)果顯示，大多數(shù)恐龍的舌骨和短吻鱷類(lèi)似，短小而簡(jiǎn)單，無(wú)法支持舌頭的自由活動(dòng)。舌骨的形狀在翼龍、似鳥(niǎo)恐龍甚至在鳥(niǎo)類(lèi)自身中，具有多樣性。舌骨靈活性提高有關(guān)很可能與飛行有關(guān)，因?yàn)轱w行大大擴(kuò)展了這些類(lèi)群的取食生境，恐龍?jiān)谙蝤B(niǎo)類(lèi)演化的過(guò)程中獲得了復(fù)雜以及靈巧的骨質(zhì)舌器。伴隨著現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)的生境的分異，舌骨進(jìn)一步高度分化，顯示出多種和取食相關(guān)的適應(yīng)性特征，例如鴨子、啄木鳥(niǎo)、蜂鳥(niǎo)等。
舌器的分化對(duì)于理解鳥(niǎo)類(lèi)演化具有重要的意義，未來(lái)的研究將會(huì)進(jìn)一步關(guān)注和舌骨功能變化的相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的改變，例如鳥(niǎo)類(lèi)顯示出舌骨后面連接的咽喉位置的后移很可能影響其發(fā)聲和呼吸方式，不過(guò)由于化石證據(jù)的缺失，這些關(guān)鍵特征的改變以及發(fā)生時(shí)間還需要進(jìn)一步確認(rèn)。
這項(xiàng)研究得到中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、美國(guó)史密斯國(guó)家博物館、貝蒂穆?tīng)柣饡?huì)的資助。
原文鏈接：http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0198078
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