飞行压力让恐龙到鸟演化速度变慢

科技日报北京6月6日电 （记者陆成宽）亿万年前，恐龙如何进化成遨游蓝天的鸟类？6日，记者从中科院古脊椎动物与古人类研究所获悉，该所科研人员发现，恐龙到鸟类的演化伴随着四肢骨骼多样性降低和演化速度下降，这种下降主要受前肢的影响。飞行压力造成了原始鸟类前肢的演化速度相对更慢、多样性更低。研究成果在线发表于《自然—生态与进化》杂志。

恐龙到鸟是脊椎动物演化史上最为震撼的事件之一，这一过程涉及了骨骼系统、肌肉系统和表皮衍生物等大量变化，而这些变化多数都与飞行的起源相关。

“其中最关键的变化，就是以肢骨长度为代表的体型改变。”论文通讯兼第一作者、中科院古脊椎所研究员王敏说，比如，从整体趋势看，在演化上，和鸟类关系更近的兽脚类恐龙有着相对更长的前肢。

“因此，系统地量化分析肢骨在鸟类起源过程中的动态演化轨迹，是我们认识恐龙是如何飞上蓝天成为鸟类的关键。”王敏说。

通过系统比较鸟类、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，研究人员发现，早期鸟类肢骨的整体多样性最低，而非副鸟类兽脚类恐龙是最高的，这种差异主要反映在前肢上。

同时，研究人员又对包括鸟类在内的中生代兽脚类恐龙肢骨的演化速率进行了计算，结果也出现了相似的规律。前后肢整体的演化速率在接近鸟类的起源节点时反而是变慢了，而这种趋势在前肢上表现得最为明显。

然而，这一发现却与演化生物学的“常识”大相径庭。

“一般而言，颌的出现、鱼类登上陆地、爬行动物飞上蓝天等具有‘演化革新’意味的特征或形态功能在某一类群出现时，该类群的演化速率会变快，多样性也会增加。”王敏说，原因是这些“革新”能够帮助生物快速进入新的生态位。

那么，我们该如何解释早期鸟类在肢骨形态多样性以及演化速率的降低？

研究人员认为，早期鸟类在肢骨形态上多样性的贫瘠，以及演化速率的降低，主要受前肢“拖累”，这是因为在飞行的选择作用下，原始鸟类的前肢只能够在适合空气动力学作用的框架下发生有限变化。

王敏表示，这项研究为学界此前提出的、在鸟类演化伊始“肩带演化在前，腰带在后”这一假说提供了量化数据的支持。