婴儿潮:保留的幼年特征是否帮助鸟类在恐龙灭绝后存活下来?

发育时间上的差异可能使鸟类拥有了大眼睛、大脑袋和更小的体型

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鸟类是唯一存活至今的恐龙。为什么会这样呢?在所有的恐龙物种中,它们是如何在6500万年前的灾难性事件中幸存下来的,而它们所有的同类恐龙都灭绝了?一项发表在5月27日《自然》杂志上的新研究暗示,一种进化现象可能对鸟类有利:它们似乎是幼年恐龙,它们的生物学特性阻止了它们长大。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

巴特-安詹·布拉尔和他的博士生导师阿尔卡特·阿布扎诺夫认为,鸟类可能是通过一种被称为幼态持续的进化过程从恐龙进化而来的,即生物体即使在性成熟后也保留幼年特征。“它们看起来确实具有一些幼态持续的特征,”蒙大拿州立大学研究恐龙生长和发育的古生物学家杰克·霍纳说,他没有参与这项研究。他补充说,幼态持续“在进化和物种形成中并不罕见”。

布拉尔和阿布扎诺夫通过比较鸟类和恐龙在系统发育(即相关群体)和不同发育阶段的头骨,得出了这一结论。为了定量比较颅骨几何结构,他们扫描了兽脚类恐龙(被认为是鸟类的祖先)、鳄鱼和短吻鳄(恐龙的近亲)、早期过渡性鸟类(如始祖鸟)和现代鸟类的头骨。然后,他们创建了每个头骨的数字化版本,并标出了颅骨的标志性特征,如鼻孔尖端、眼窝尺寸以及骨头连接的地方。


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他们的测量结果表明,虽然典型的非鸟类恐龙在生命的早期有一个圆形的头、大眼睛和一个大脑袋(相对于身体的其余部分),然后发展出细长的口鼻和相对较小的大脑,但鸟类却保持了它们的婴儿脸。

如果鸟类确实是通过幼态持续进化而来的,那么它们就加入了诸如墨西哥钝口螈之类的物种。这些蝾螈进化为保留了蝌蚪状的腮和鳍,并且与大多数其他两栖动物不同,它们在成年后仍然生活在水里。这个特征似乎是由于激素紊乱造成的。通过在水中添加甲状腺激素,研究人员已经导致墨西哥钝口螈变态成陆生蝾螈

但是,为什么成年动物看起来像孩子会是有利的呢?佛罗里达州立大学研究进化形态学的格雷格·埃里克森(他没有参与这项研究)说,幼态持续可以帮助一个物种发展出新的适应能力并开发新的生态位。他特别指出,幼态持续可能使鸟类能够发展出更大的眼睛,这有助于在飞行过程中进行空间评估,以及更高的脑体质量比,这可能有助于智力发展。

一个更简单的解释是,孩子们体型小,在环境压力时期,体型小是好事。布拉尔引用了离片椎类的一个例子——大型的原始两栖动物,它们在1.2亿年前很常见。灾难性事件杀死了大多数离片椎类,只有少数幼态持续的物种幸存下来。“让我感兴趣的是,(在灾难之后)这些小型的幼态持续动物是一个巨大辐射的基石,”布拉尔说。他认为,在导致恐龙灭绝的灾难性事件中,可能也发生了类似的现象——体型小可能是一种优势,因为较小的动物需要的食物更少,而且更容易隐藏。“所有生活在陆地上且体重超过一公斤的生物都灭绝了,”布拉尔说。“唯一幸存的恐龙是幼态持续的恐龙。”在许多较大的物种灭绝后,这些小型恐龙可能更适合开发新出现的生态位。

埃里克森也同意,幼态持续“可能是在帮助鸟类多样化的过程中起关键作用的因素”。

时至今日,鸟类较小的体型仍然适合它们。它们拥有10,000个不同的物种,是陆地动物中最多样化的群体之一。

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