阿爾瓦雷斯龍類新材料揭示其手部演化歷程

科技 08-26

手指或腳趾數目的減少，在四足動物演化歷程中出現過很多次。其中最著名的例子就是「馬化石序列」（這是一系列從原始到進步的馬類化石，它們揭示了馬類演化中四肢指/趾逐漸減少到一個的過程）。8月24日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星領導的國際研究團隊在《當代生物學》(Current Biology) 雜誌發表最新研究成果，他們在中國發現了兩種新的恐龍：烏拉特半爪龍（Bannykus wulatensis）和彭氏西域爪龍（Xiyunykus pengi），這兩種恐龍的發現提升了人類對阿爾瓦雷斯龍類如何減少和逐漸丟失手指這一複雜過程的理解。這兩類新恐龍的化石標本是由古脊椎所研究員徐星、美國喬治華盛頓大學教授詹姆斯克拉克和內蒙古龍昊地質古生物研究所教授譚琳共同領導的聯合考察隊發現並收集的。其中，西域爪龍於2005年發現於中國新疆的準噶爾盆地，半爪龍於2009年發現於中國內蒙古自治區西北部地區。

阿爾瓦雷斯龍類恐龍可能是獸腳類恐龍中最為奇異的一個類群，它們有著極短卻非常強壯的前肢，每個前肢僅存一個特化的大型指爪，但同時又具有類似鳥類的頭骨和後肢。因此這些奇怪的特徵也導致對這類恐龍的系統發育學位置、生物地理演化史和生態位等問題存在廣泛的爭議。而早期的、尚未完全特化的阿爾瓦雷斯龍類化石正是解決這些爭議的關鍵。但直到此次發現之前，阿爾瓦雷斯龍類的化石記錄在最原始類群（例如靈巧簡手龍，生活在晚侏羅世）和進步類群（比如張氏西峽爪龍，生活在晚白堊世）之間，始終存在著超過九千萬年的時間間隔，尤其是在早白堊世，世界範圍內沒有任何確切的化石記錄。

這兩種新的阿爾瓦雷斯龍類化石恰恰產自這九千萬年地質歷史間隔的中間，也就是在時間尺度上介於早期阿爾瓦雷斯龍類和晚期阿爾瓦雷斯龍類之間。它們的發現對阿爾瓦雷斯龍類作為一個單系群起源於亞洲並逐漸擴散到其他大陸這一假說提供了關鍵性的證據。半爪龍和西域爪龍具有一些典型的晚期阿爾瓦雷斯龍類具有的特徵，比如特化增大的第一指爪，具有高力學效率的前臂結構和粗壯的肱骨。但是，它們的前肢的相對比例更接近原始的阿爾瓦雷斯龍類，而與晚期阿爾瓦雷斯龍類極短的前肢非常不同。基於此，對半爪龍和西域爪龍的形態學觀察研究逐漸揭示了阿爾瓦雷斯龍類前肢的宏演化歷程：從早期阿爾瓦雷斯龍類的接近原始獸腳類的較長的「抓握型」（例如簡手龍）前肢，到前肢較長並擁有特化的手爪的半爪龍和西域爪龍的前肢，再到晚期阿爾瓦雷斯龍類高度特化、縮短，功能性單指的前肢。

「這種轉變以漸進的方式持續了近五千萬年，」該文作者徐星說，「也許有一天，阿爾瓦雷斯龍類的演化歷程可能有一天會變成像北美『馬化石序列』那樣經典的宏演化的例證。」

「阿爾瓦雷斯龍類是一類不可思議的動物，」該文合作者南非金山大學博士喬尼爾（Choiniere）介紹道，「它們具有強壯的，各長著大爪子的手部，但上下頜卻非常纖弱，就像恐龍裡面的土豚和食蟻獸。」但有趣的是，早期的阿爾瓦雷斯龍類具有典型的肉食型牙齒，和更利於抓握獵物的手部。而只有晚期的阿爾瓦雷斯龍類才演化出了巨大的單爪，這些大爪子很有可能是用來挖掘破壞朽木和蟻穴，吃食內部的螞蟻或者白蟻。半爪龍和西域爪龍的化石，正是展示了阿爾瓦雷斯龍類逐漸適應這種新食物的過程，因此非常重要。

「這些化石記錄是對解剖學特徵演化方式的最好的一種展示，」該文合作者克拉克（Clark）說，「就像演化生物學經常提及的其他範例，比如『馬化石序列』，這類恐龍展示了一個演化支繫上的生物是如何隨著時間而改變它們的生態位（從食肉轉變到食蟲）的。」

牛津大學博士羅傑本森（Roger Benson）補充道：「兩件新的化石標本具有很長的前肢，所以這說明阿爾瓦雷斯龍類在它們演化歷程較晚的時候才演化出了很短的前肢，但有趣的是這些有著短胳膊的恐龍體型非常小（體長甚至小於一米）。這和前肢縮短的另一類更加著名的恐龍——暴龍類不同，暴龍類中擁有短前肢的往往具有龐大的體型。」

在過去的幾十年間，中國產出了一批最為重要的恐龍化石標本。「我們的國際野外考察隊近些年來成果頗豐，」徐星說，「此次研究僅僅展示了我們驚人發現的冰山一角。」

阿爾瓦雷斯龍類新材料揭示其手部演化歷程