"阿滕伯勒的怪鸟" - 科学家发现同类中第一种进化成无牙的鸟类

"阿滕伯勒的怪鸟" - 科学家发现同类中第一种进化成无牙的鸟类 科学家发现了一种新的鸟类化石Imparavis attenboroughi,它是第一种进化出无牙的鸟类。图示:Imparavis attenboroughi 的化石骨骼,以及这种鸟的生活场景重建图。图片来源:Ville Sinkkonen。大卫-爱登堡爵士说:"能将自己的名字与化石联系在一起是一种莫大的荣耀,尤其是像这样壮观而重要的化石。看来鸟类的历史比我们所知道的还要复杂。所有的鸟类都可以被看成是恐龙的后代,但并不是所有的恐龙都属于鸟类这种特殊类型的恐龙,就像所有的正方形都是长方形,但并不是所有的长方形都是正方形一样。新描述的Imparavis attenboroughi是一种鸟类,因此也是一种恐龙。非同寻常的发现Imparavis attenboroughi是一个鸟类群体的成员,这个群体被称为"反鸟类"(enantiornithines),因其肩关节的特征与现代鸟类"相反"而得名。反鸟类曾经是种类最多的鸟类,但在 6600 万年前,由于陨石撞击导致大部分恐龙死亡,反鸟类也随之灭绝。科学家们仍在努力弄清为什么反鸟类灭绝了,而产生现代鸟类的鸟臀目鸟类却幸存了下来。"始祖鸟非常奇怪。它们中的大多数都有牙齿,而且还有爪状的指头。"芝加哥大学和菲尔德博物馆的博士生、本文通讯作者亚历克斯-克拉克(Alex Clark)说:"如果你回到1.2亿年前的中国东北四处走走,你可能会看到一些看起来像知更鸟或红雀的东西,但随后它会张开嘴巴,嘴里长满了牙齿,然后它抬起翅膀,你甚至会发现它有小小的手指。"但"阿滕伯勒的怪鸟"却逆流而上。科学家们以前认为,这个类群中第一次出现无齿的记录是在大约7200万年前的白垩纪晚期。这只小家伙Imparavis,将这一时间推后了大约4800万到5000万年。克拉克说:"因此,这个类群的无齿或无牙进化比我们想象的要早得多。"菲尔德博物馆和芝加哥大学的博士生亚历克斯-克拉克(Alex Clark)正在检查他帮助描述的化石Imparavis attenboroughi。图片来源:亚历克斯-克拉克提供这块标本是一位业余化石收藏家在中国东北头道营子村附近发现的,并捐赠给了山东天宇自然博物馆。克拉克的指导老师、论文合著者、菲尔德博物馆爬行动物化石副馆长奥康纳(Jingmai O'Connor)几年前在参观山东天宇自然博物馆的藏品时,首次注意到了这块化石的不寻常之处。奥康纳说:"我认为吸引我的不是它没有牙齿,而是它的前肢。它有一个巨大的肱骨嵴上臂骨顶部突出的一个骨质突起,肌肉就附着在那里。我在白垩纪晚期的鸟类中见过这样的嵴,但在白垩纪早期的鸟类中没有见过这样的嵴。这就是我第一次怀疑它可能是一个新物种的原因"。"奥康纳、克拉克和他们在中国的合著者王晓莉、张翔宇、王星、郑晓婷和周中和对标本进行了进一步研究,确定它确实是科学界的一种新动物。对飞行和饮食的见解"不寻常的翼骨可能是肌肉的附着物,使这种鸟能以额外的力量扇动翅膀。我们看到的可能是非常有力的翅膀拍打。"克拉克说:"这些骨骼的某些特征类似于现代鸟类,如海鹦或海鹦,它们可以疯狂地快速扇动翅膀,或者鹌鹑和雉鸡,它们都是粗壮的小鸟,但当受到威胁时,它们可以产生足够的力量,几乎在一瞬间垂直发射。"同时,这种鸟的无齿喙并不一定能告诉科学家它在吃什么,因为现代无齿鸟的食物种类繁多。与同类的倒齿鸟和现代鸟类不同的是,它似乎没有一种叫做"肫"或"胃磨"的消化器官来帮助它粉碎食物。克拉克指出,"动物不仅仅是其各个部分的总和,我们不能仅仅通过观察动物身体的单个组成部分就完全了解它的生活是什么样的",但他和他的合作者已经能够根据它的翅膀、脚和喙的细节来推测伊姆帕拉维斯的一些行为和生态。"我喜欢把这些家伙想象成现代知更鸟。它们可以在树上栖息,但大多数情况下,你会看到它们在地面上觅食、跳来跳去和行走。"奥康纳说:"大多数反鸟类似乎都是树栖动物,但伊姆帕拉维斯前肢结构的差异表明,尽管它很可能仍然生活在树上,但它可能会冒险下到地面觅食,这可能意味着与其他反鸟类相比,它有独特的饮食习惯,这也可能解释了它为什么会失去牙齿。"了解进化与灭绝在这篇论文中,研究人员还重新研究了一种以前描述过的鸟类化石Chiappeavis (奥康纳八年前以她的博士生导师的名字为其命名),并认为它也是一种早期的无齿始祖鸟。这一发现以及"Imparavis"表明,在早白垩世的反鸟类中,无齿可能并不像以前认为的那样独特。克拉克说,大卫-爱登堡爵士拍摄的自然纪录片对他本人对科学的兴趣起到了关键作用,这位著名的英国博物学家在纪录片中讲述了不同动物的行为:"如果不是因为大卫-爱登堡的纪录片,我很可能不会从事自然科学研究。"这也是他选择用爱登堡的名字来命名新化石的原因。克拉克和奥康纳指出,阿滕伯勒传递的信息非常重要,他不仅赞美地球上的生命,还警告人们不要因人类造成的气候变化和栖息地破坏而导致地球上的生物大规模灭绝。"了解像Imparavis attenboroughi这样的始祖鸟有助于我们理解它们灭绝的原因以及现代鸟类存活下来的原因,这对于理解我们现在所处的第六次生物大灭绝非常重要,"奥康纳说。"人类面临的最大危机是第六次生物大灭绝,而古生物学为我们提供了唯一的证据,证明生物如何应对环境变化,以及动物如何应对其他生物灭绝带来的压力。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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量子磁感应:生物学家探寻鸟类导航的进化秘密 黄腹纹霸鹟(Empidonax flaviventris)是一种小型食虫鸟,它不能产生隐花色素 4 蛋白。这种鸟在北美洲繁殖,冬季迁徙到墨西哥南部和中美洲。图片来源:Corinna Langebrake一项新的基因研究表明,鸟类眼睛中的隐花色素 4 蛋白是鸟类磁导航能力的关键,其进化变化凸显了它在适应不同环境中的作用。研究小组在最近发表于英国皇家学会研究期刊《英国皇家学会生物科学院院刊》(Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences)上的一篇论文中报告说,这些发现表明隐花色素 4 能够适应不同的环境条件,并支持隐花色素 4 具有传感器蛋白功能的理论。奥尔登堡大学和牛津大学的研究表明,磁感应是基于候鸟视网膜上某些细胞中发生的复杂量子力学过程。这些研究成果于 2021 年发表在科学杂志《自然 》上,为隐花色素 4 就是他们一直在寻找的磁感受器这一假设提供了支持证据。他们证明了隐花色素 4 存在于鸟类的视网膜中。此外,用细菌生产的蛋白质进行的实验和模型计算都表明,隐花色素 4 在对磁场做出反应时表现出可疑的量子效应。之前的研究还发现,知更鸟等候鸟体内的隐花色素 4 对磁场的敏感性要高于鸡和鸽子等留鸟。"因此,隐花色素 4 在知更鸟身上比在鸡和鸽子身上更敏感的原因必须从该蛋白质的DNA序列中找到,"该研究的第一作者兰格布拉克说。"她补充说:"在这些夜间迁徙的鸟类中,该序列可能在进化过程中得到了优化。"在目前的研究中,研究小组首次从进化的角度研究了磁感应。研究人员分析了 363 种鸟类的隐花色素 4 基因。首先,他们比较了该蛋白质与两种相关隐花色素的进化速度,发现用于比较的隐花色素基因序列在所有鸟类物种中都非常相似。它们在进化过程中似乎变化很小。这很可能是由于它们在调节体内时钟方面起着关键作用这种机制对所有鸟类来说都是必不可少的,改变这种机制会产生极其不利的影响。与此相反,隐花色素 4 被证明具有高度可变性。奥尔登堡大学鸟类学教授、鸟类研究所所长利德沃格尔解释说:"这表明,这种蛋白质对于适应特定环境条件非常重要。由此产生的特殊化可能就是磁感应。在其他感官蛋白中也观察到了类似的模式,例如眼睛中的光敏色素。"研究人员随后仔细研究了隐花色素 4 的基因序列在鸟类进化史中的演变过程。他们的分析揭示了一个值得注意的趋势,尤其是在雀形目(Passeriformes)中,这种蛋白质通过快速选择经历了重大优化。研究结果表明,进化过程可能导致隐花色素4在鸣禽中专门用作磁感受器。研究发现,某些鸟类支系中不存在隐花色素 4,如鹦鹉、蜂鸟和霸鹟(Suboscines)。这表明隐花色素 4 在它们的生存中并不起重要作用。然而,鹦鹉和蜂鸟是定居型鸟类,而一些霸鹟鸟类则是长途迁徙型鸟类,它们与欧洲的小型鸣禽一样,白天和晚上都会飞行。这就提出了一个问题:霸鹟是否发展出了一种独立于隐花色素 4 之外的磁感,或者它们是否能够在没有磁感的情况下确定自己的方向?另一种可能是,它们的磁感与知更鸟的磁感具有相同的特性,后者依赖于光线,并且会被无线电波干扰。这位生物学家强调说:"前两种情况将有力地证实隐色4假说,而第三种情况则会给这一理论带来问题。"Liedvogel说:"霸鹟亚目为我们了解隐花色素4的功能和候鸟磁感应的重要性提供了一个天然的工具。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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人类造成1400种鸟类灭绝 是之前估计的两倍 虽然自 1500 年代以来许多鸟类的灭绝都有记录,但我们对此前物种命运的了解依赖于化石,而这些记录是有限的,因为鸟类的骨头轻而薄,会随着时间的推移而解体。这就掩盖了全球物种灭绝的真实情况。研究人员目前认为,自大约 13 万年前的晚更新世以来,已有 1430 种鸟类(近 12%)在现代人类历史上灭绝,其中绝大多数直接或间接地因人类活动而灭绝。这项研究由英国生态学与水文学中心(UKCEH)领导,发表在《自然通讯》(Nature Communications)上,研究人员利用统计建模估算了未被发现的鸟类灭绝数量。该研究的主要作者、英国生态研究中心的生态建模师罗布-库克(Rob Cooke)博士说:"我们的研究表明,人类对鸟类多样性的影响远远超过了以往的认识。人类通过丧失栖息地、过度开发、引进鼠、猪和狗等方式迅速破坏了鸟类种群,这些动物袭击鸟巢并与鸟类争夺食物。我们的研究表明,许多物种在有文字记载之前就已经灭绝,没有留下任何痕迹,从历史上消失了"。该研究的合著者之一、哥德堡大学的索伦-福尔比博士补充说:"这些历史性的物种灭绝对当前的生物多样性危机有着重大影响。"上图是人工智能生成的未知灭绝鸟类的图像。图片来源:UKCEH"世界可能不仅失去了许多迷人的鸟类,还失去了它们的各种生态作用,其中很可能包括种子传播和授粉等关键功能。这将对生态系统产生一连串的有害影响,因此,除了鸟类灭绝之外,我们还将失去许多依赖这些物种生存的动植物。"观察和化石显示,自更新世晚期以来,已有 640 种鸟类灭绝,其中 90% 发生在有人居住的岛屿上。这些鸟类包括毛里求斯的标志性鸟类渡渡鸟,北大西洋的大海雀,以及鲜为人知的圣赫勒拿岛燕鹱。但据研究人员估计,还有 790 个未知物种灭绝,这意味着总共有 1430 个物种消失如今只剩下不到 11000 个物种。科学家们说,他们的研究揭示了历史上最大的由人类驱动的脊椎动物灭绝事件(14世纪),据估计,在人类首次到达东太平洋(包括夏威夷和库克群岛)之后,有 570 种鸟类灭绝,几乎是自然灭绝率的 100 倍。他们认为,公元前九世纪还发生过一次大灭绝事件,主要原因是人类来到了西太平洋,包括斐济和马里亚纳群岛以及加那利群岛,并强调了始于十八世纪中叶的持续灭绝事件。从那时起,除了森林砍伐加剧和外来物种蔓延之外,鸟类还面临着气候变化、集约农业和污染等人为因素造成的威胁。作者之前的研究表明,在未来几百年中,我们可能会失去多达 700 种新的鸟类,这将是人类造成的史无前例的物种灭绝规模。但库克博士指出"更多的鸟类物种是否会灭绝取决于我们。最近的保护工作挽救了一些物种,我们现在必须加大保护鸟类的力度,由当地社区主导栖息地的恢复工作"。研究小组根据已知的鸟类灭绝情况以及与新西兰相比较的地区的相关研究工作程度进行了模拟估算。据信,新西兰是世界上唯一一个完全了解人类以前鸟类动物群落的地方,那里所有鸟类的遗骸都保存完好。一个地区的研究越少,化石记录预计就越不完整,估计未被发现的灭绝数量也就越多。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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科学家为困惑古生物学家150年的神秘巨骨揭开新谜底 巨大的鱼龙浮尸在海面上的复原图。在欧洲各地的海洋沉积物中都发现了鱼龙的残骸。图片来源:Marcello Perillo / 波恩大学1850 年,英国博物学家塞缪尔-斯塔奇伯里在一份科学杂志上报告了一个神秘的发现:在布里斯托尔附近的化石矿藏 Aust Cliff 发现了一块巨大的圆柱形骨头碎片。此后,类似的骨头碎片在欧洲各地都有发现,包括北莱茵-威斯特法伦州的博嫩堡和法国普罗旺斯地区。2 亿多年前,这些地区被淹没在巨大的海洋之下,海洋覆盖了西欧和中欧的大片地区。沉积物中保存着当时动物世界的化石遗骸,包括海洋和沿海居民。关于这些大型骨骼化石属于哪一类动物至今仍存在一些争议。斯塔奇伯里在对首次发现的化石进行研究时认为,这些化石来自一种已灭绝的类似鳄鱼的陆地生物迷齿亚纲(labyrinthodontia)。然而,这一假设遭到了其他研究人员的质疑,他们认为这些化石来自长颈龙、剑龙或一个仍然完全未知的恐龙类群。长期以来,人们一直不清楚这些骨骼化石来自哪种动物。现在的新研究表明,它们来自鱼龙。图片来源:Marcello Perillo/波恩大学由蛋白质纤维组成的不寻常组织马塞洛-佩里洛解释说:"早在 20 世纪初,其他一些研究人员就已经推测这些化石可能是巨大鱼龙的化石。"这位年轻的研究员在波恩大学地球科学研究所马丁-桑德(Martin Sander)教授领导的研究小组中对这一理论进行了研究,这是他硕士论文的一部分。作为工作的一部分,他研究了化石骨组织的微观结构。他说:"相似物种的骨骼一般具有相似的结构。因此,骨组织学骨组织分析可以用来得出结论,说明该发现源自哪个动物群。"研究人员使用改装过的钻头,能够在不破坏珍贵化石的情况下取出骨头碎片。由此获得的薄薄的骨骼横截面使研究微观结构成为可能。图片来源:Deborah Hutchinson/布里斯托尔博物馆和艺术馆佩里洛首先从至今尚未分类的骨骼中提取样本。他说:"我比较了英格兰西南部、法国和博嫩堡的标本。它们都显示出一种非常特殊的特性组合。这一发现表明,它们可能来自同一动物群"。然后,他用一种特殊的显微镜证明,骨壁具有非常不寻常的结构:它含有矿化胶原蛋白(一种蛋白质纤维)的长链,这些长链以一种独特的方式交织在一起,而这种交织方式在其他骨骼中尚未发现。具有类似结构的鱼龙骨骼有趣的是,加拿大的大型鱼龙化石也具有非常相似的骨壁结构。佩里洛强调说:"然而,这种结构在我研究过的其他动物群的化石样本中并没有发现。因此,看来这些碎片也极有可能属于鱼龙,而且这些发现驳斥了这些骨头来自陆生恐龙的说法"。这些化石很可能来自海洋生物的下颚。通过将化石碎片的大小与该动物群中其他物种的下颚进行比较,可以推断出这些动物的长度:正如鱼龙理论的支持者在早些时候的一项研究中最初推测的那样,它们的长度可能达到 25 米到 30 米。佩里洛说:"不过,这个数字只是估计,还远远不能确定直到我们找到更完整的化石遗骸。尽管如此,这些化石肯定异常巨大。"最早的鱼龙生活在距今约 2.5 亿年前的三叠纪早期的古海洋中。像鲸鱼一样大的鱼龙很早就出现了,但最大的鱼龙大约在 2.15 亿年前才出现。在 2 亿多年前的三叠纪末期,几乎所有鱼龙物种都灭绝了。它们骨壁的不寻常结构类似于碳纤维增强材料可能使骨骼非常稳定,同时允许快速生长。佩里洛说:"即使动物正常进食,这些巨大的下颚也会受到强大的剪切力。这些动物也有可能用鼻子撞击猎物,类似于今天的虎鲸。不过,目前这还只是纯粹的推测。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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