化石

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中華龍鳥的毒牙

中華龍鳥是馳龍科一種長有羽毛的恐龍,其化石發現于中國遼寧省北票市四合屯。中華龍鳥的發現為鳥類是由恐龍進化而來的觀點提供了進一步的證據,引起了國際古生物學界的轟動,世界多家新聞媒體也爭相報道,一時間幾乎成為了人盡皆知的明星。最近,研究者對幾只中華龍鳥標本的顱骨特征進行了深入研究,發現它們具有類似于“后齒”毒蛇的牙齒和顱骨模式。中華龍鳥的上牙有很長的槽,類似于毒牙。此外,在上顎部位有一個可以容納毒液腺的小區域,它與上牙通過一個長槽連接。研究者據此推測,中華龍鳥就像后齒毒蛇一樣,毒液很可能不是致命的,而是導致獵物快速休克,然后將其吃掉。(PNAS 2010，107:766-768)

最早的新熱帶雨林

新熱帶地區雨林的化石記錄非常稀少,因此很難對它們的起源做出正確的認識。但是,它們一些最重要的特征還是保存在了化石記錄中,如植物多樣性高、與眾不同的被子植物科的組合占優勢、優勢物種的葉子大且邊緣光滑,此外植食性昆蟲的多樣性高。最近,研究者詳細研究了哥倫比亞塞雷洪組的地層,這里保存有大約5800萬年前的植物化石群落,當時這里的緯度大約是北緯5°,這些植物化石是最古老的新熱帶雨林的大化石記錄。這里植物化石的豐富度、多樣化的棕櫚類和豆科植物等特征,與現今的新熱帶雨林相似,四分之三的葉型都是大型、全緣的,顯示這里的年降雨量大約為2500毫米,年平均氣溫大于＞25°C。除了現代科的組成和熱帶的古氣候外,這里的化石花粉和葉子的多樣性有60%—80%可以與今天和第四紀中同樣氣候條件下的新熱帶雨林相比較。此外,這些化石葉片上具有十分豐富的昆蟲取食傷害,但類型很少,大都是非特化的植食性昆蟲所為。塞雷洪的大化石充分表明,同樣的新熱帶雨林的科自古新世開始一直占據這一生態系統的優勢地位,它們歷經氣候的變冷和變暖,一直持續到現在。古新世新熱帶雨林植物和植食性昆蟲的多樣性低,反映了構成該生態系統的不同支系都處于多樣化的早期階段,但這也可能是受白堊紀末大滅絕事件的影響所致。(PNAS 2009，106:18627-18632)

前寒武紀的復雜胚胎

貴州省甕安縣陡山沱組地層中,保存著大量前寒武紀的三維立體胚胎化石,它們的發現為科學家研究多細胞動物的起源提供了難得的條件。但是由于大多數胚胎都屬于卵裂的早期,很難確定它們的系統分類位置。最近,研究者使用目前最先進的同步輻射X射線相襯顯微CT技術,對新發現的兩個胚胎化石進行了三維重建。結果顯示,這兩個胚胎化石已經開始了細胞的遷移和分化,并在此基礎上產生了極性,即出現了前后軸、背腹軸和左右軸。這些特征表明它們與兩側對稱動物有著十分密切的親緣關系。值得指出的是,這兩個胚胎化石在細胞遷移和重排的過程中采用了完全不同的機制,暗示兩者可能來自不同的分類群,說明兩側對稱動物不僅僅在新元古代就已經崛起,而且有了相當程度的分化,這為認識寒武紀大爆發之前后生動物的演化提供了重要線索。(PNAS 2009，106:19056-19060)

歐洲最古老的現代獸亞綱動物

雖然經過科學家的不斷努力,我們對于哺乳動物的早期演化有了很多重要認識,但總體說來仍然存在眾多未解之謎。最近,研究者在法國西南部賽諾曼階早期的地層中發現了新的三尖齒類哺乳動物牙齒化石,它被認為是新的原始似有袋類,歸入有袋形動物(Marsupialiformes)的基部類群。在現代哺乳動物早期進化史中,白堊紀歐洲的情況幾乎是一塊未知的領域。在1.25億年至8400萬年前的這段時間里,沒有發現相關化石。研究者在清洗、整理了5噸沉積物后發現了這些牙齒化石,它們顯然屬于一種新的小型哺乳動物,并被命名為Arcantiodelphys marchandi,這是最古老、原始的哺乳動物之一,也是歐洲最古老的典型的獸亞綱哺乳動物。A.marchandi的發現,為我們認識有袋類哺乳動物的早期演化提供了新視角,此前對這一過程的認識主要來自北美的化石。新化石表明歐洲與有袋類的起源具有密切關系,而且也證實白堊紀中期的歐洲與北美的動物區系之間有密切關系。正是白堊紀這些歐美大陸上的原始有袋類向南方大陸遷移擴散,才產生了現在南美和澳大利亞地區生活著的多種多樣的有袋類。負鼠和袋鼠就是這些起源于北方有袋類的后裔。(PNAS 2009，106:19910-19915)

北美更新世哺乳動物的滅絕時限

在北美,晚更新世35個哺乳動物屬滅絕了。這些屬中有16個最后出現的時間在1.2—1.0萬碳同位素年前之間(距今1.38—1.14萬年前),但是另外19個屬在這一期間沒有發現化石記錄,這是因為取樣的問題,還是因為滅絕時間的差異依然不清楚。對于滅絕時間順序的分析顯示,取樣的偏差可以解釋這19個屬在更新世末的化石缺乏。北美更新世哺乳動物的滅絕是一個同時性的事件,發生在1.2—1.0萬放射性同位素年之前。結果支持存在一種滅絕機制在地質歷史的瞬間消滅了北美大陸的35個屬。(PNAS 2009，106:20641-20645)

北美最后的長毛象和馬

導致第四紀后期大型哺乳動物滅絕的爭論一直在繼續,特別是在大陸上的滅絕,這是由于滅絕的時空模式都還不清楚。這些類群最后出現的精確時間對于認識滅絕過程至關重要。根據牙齒和骨骼大化石最后出現的標本的測定,長毛象和馬在北美西北部的滅絕時間限于距今1.5—1.3萬年前。用大化石來估計一個物種的滅絕時間是不精確的,因為我們無法找到那些延續到最后的殘存個體。為了解決這一難題,研究者根據年代準確的永久凍土中發現的古代DNA來確定那些最后的殘存種群。這樣就可以消除缺少大化石記錄帶來的影響。研究發現,長毛象和馬在阿拉斯加內陸一直延續到1.05萬年前,比根據大化石得出的時間晚。這一結果與認為全新世白令地區長毛象殘存于高緯度孤立的島上的觀點相矛盾。更重要的是,新發現表明長毛象和馬在這一地區與人類共存了幾千年,同樣與人類到達或地外星體撞擊在幾百年中導致大型哺乳動物滅絕的理論相矛盾。(PNAS 2009，106:22352-22357)

恐龍的早期進化

對于恐龍早期進化歷史的認識,有助于人們認識它們在晚三疊世的興起和多樣化,可惜的是早期恐龍的化石十分稀少。最近,研究者在美國新墨西哥州發現一種屬于獸腳亞目的早期恐龍,它所處的世系最終演化出了霸王龍。新恐龍是恐龍在北美進行多樣化的代表,化石包括一些近乎完整的骨架,它們具有祖征和衍征鑲嵌的特征。這一發現表明,早期恐龍在全世界有著廣泛的分布,也許它們起源于南美洲。與侏羅紀和白堊紀豐富的恐龍化石記錄相比,距今大約有2億3000萬年的三疊紀晚期的恐龍生活畫面則顯得相當粗略?？铸堅谀莻€時候已經分化成為三個主要的族群:獸腳亞目食肉恐龍、蜥腳亞目食草恐龍和鳥臀目恐龍。新發現的這種恐龍被命名為Tawa hallae,身長2米。研究者通過分析已知三疊紀恐龍的進化關系,顯示北美的獸腳亞目恐龍可能是從其他地方遷移而來的,這與恐龍可能起源于現在的南美洲的假設相吻合。這項發現將有可能改寫肉食恐龍的進化樹。(Science 2009,326:1530—1533)

靈巧簡手龍與鳥類起源

鳥類的起源一直是古生物學家和進化生物學家重點關注的研究方向之一,自20世紀60年代末到70年代初鳥類獸腳類恐龍起源假說復興后,人們對于鳥類起源的認識取得了長足的進步。特別是隨著我國遼寧省西部及其臨近地區出土了大量早白堊世獸腳類恐龍化石,人們對于鳥類起源、羽毛和飛行起源的認識更是上了一個新臺階。

最近,研究者又報道了一種發現于準噶爾盆地上侏羅統石樹溝組的小型獸腳類恐龍,其生活時代大約為距今1.6億年前。這種新恐龍屬于阿爾瓦茲龍類,研究者將其命名為靈巧簡手龍(Haplocheirus sollers)。在此之前,最早的阿爾瓦茲龍化石為距今9000萬年,靈巧簡手龍的發現將阿爾瓦茲龍類的化石記錄提前了至少6000萬年,這也改寫了獸腳類恐龍的分異和鳥類起源的時間。靈巧簡手龍缺少尾巴的標本為1.4米長,完整身長估計約1.9到2.3米,體重估計為10.56公斤。靈巧簡手龍屬于阿爾瓦茲龍的早期屬種,它的出現表明了進步的阿爾瓦茲龍的近鳥特征是趨同演化的結果,阿爾瓦茲龍并不屬于鳥類或者和鳥類親緣關系最近的恐龍類群。同時,靈巧簡手龍的出現以及它的不同特點也澄清了阿爾瓦茲龍在獸腳類恐龍系統進化中的位置。研究者認為,似鳥恐龍在1.6億年前已經開始分化,其中一支演化出鳥類。(Sciecne 2010,327：571—574)

最早的四足動物

最早的四足動物化石記錄包括了實體化石和遺跡化石。最早的四足動物實體化石出現于晚泥盆世(晚弗拉斯期),在此之前是一些被稱為希望螈類的過渡類型,包括潘氏魚和提塔利克魚,它們長有成對的鰭,還沒有真正的前肢后肢,爬行能力有限。而有關這之前四足動物的遺跡化石,還沒有確切的記錄。最近,瑞典和波蘭科學家在波蘭東南部的一個廢棄采石場的干泥中,發現了最古老四足動物的足印和痕跡證據。保存化石的是一些海洋潮灘表層沉積,時代為中泥盆世的埃菲爾期,距今3.95億年,比最古老的四足動物實體化石早1800萬年,比最古老的希望螈類早1000萬年。新發現的這些足跡化石非常清晰,一些足趾都能夠被辨認出來。這意味著早在提塔利克魚和潘氏魚之前很久就已經出現四足動物了,說明希望螈類可能只是進化上的一條“死胡同”。一些足跡還表明,當時的陸生動物能夠用處于對角線位置的雙足行走,而同樣的步態對于有鰭生物而言是不可思議的。這一發現大大改變了原先科學界建立起來的四足動物的起源時間,對于四足動物的進化需要進行重新審視。此外,足跡周圍的巖層表面保存得非常完好,只留有一些干泥的裂紋和雨滴的痕跡。足跡中沒有表現出拖著尾巴或肚皮著地的跡象,表明在動物的四足留下足印的同時,軀體和尾部是漂浮在淺水中的。根據周圍的環境特征以及在附近發現的無脊椎動物化石,研究者認為,這些早期四足動物似乎正在穿過某種鹽瀉湖。這與傳統觀點認為,最早的四足動物是從淡水河流中遷移到陸地上的認識相反。這一發現顛覆了有關陸生脊椎動物何時、何地首次出現的傳統理論。(Nature2010,463:43-48)

南非發現新恐龍

最近,研究者在南非自由州省北部斯皮奧山發現了一種新恐龍化石,并命名為Aardonyx celestae。這種恐龍屬于食草類恐龍,生活在侏羅紀早期,距今近1.95億年?；癁閮筛惫羌?均未成年,其中較大的一頭年齡在7歲左右,體長約7米,站立時高近6米。研究者估計,該恐龍的成年個體體重可達半噸,體長可能達到15米。在侏羅紀早期,陸地由體型較小的原蜥腳類恐龍統治著,新發現的恐龍與它們有許多共同點,特別是靠兩條下肢行走,但它也能夠四肢全部著地行走。研究者通過分析認為,A.celestae處于恐龍從“兩腿”到“四腿”的進化過渡階段,它們的發現為我們認識巨型蜥腳類恐龍的早期進化打開了一扇窗。研究者提出,化石產地在侏羅早期是大沙漠中的一片綠洲,這里枝繁葉茂,吸引不同種類的恐龍前來覓食。A.celestae行動笨拙,頭部小,腹胸寬,就像雷龍一樣以大量樹葉為食。由于當地植被茂密、樹葉豐富,它們可以吃得更多,體型因此變大,但由于它們過于大腹便便,僅靠兩條下肢難以保持平衡,不得不加上兩條較小的上肢,最后,上肢逐漸進化成前腿。四腿行走使動物能夠承受自身更多體重,而且抵御擁有鋒牙利齒的食肉動物時,龐大的體型經常是它們唯一的優勢。(Proc.R.Soc.B 2010,277:787—794)

鳥臀目恐龍的體型下限

恐龍體型的大小深深地吸引著科學家和公眾的目光,特別是那些身體巨大和身材小巧的種類,更讓人們議論紛紛。已知最小的恐龍長度小于1米,是食肉的蜥臀目獸腳類恐龍,但卻沒有發現過同樣大小的食草或雜食性的鳥臀目恐龍。最近,研究者在美國科羅拉多州發現了一種小型恐龍化石——弗魯塔龍(Fruitadens haagarorum),這種新發現的恐龍的大小和松鼠差不多,身長約為65-75厘米,體重約為0.5-0.75千克,它們是目前已知最小的鳥臀目恐龍。弗魯塔龍是恐龍基部類群黑瑞龍科的后期成員,生活在1.5億年前的晚侏羅世,它還是在北美發現的該科的唯一成員。弗魯塔龍的顱齒解剖結構和如此小的體型,說明它們是雜食性的,從而為恐龍內部的形態和古生態多樣性提供了新認識。生活在晚侏羅世到早白堊世后期的黑瑞龍類與晚三疊世到早侏羅世的種類相比,體型更小,生態位更寬,也許正是由于它們的這種生態特性使得它們延續了長達1億年之久。(Proc.R.Soc.B 2010,277:375-381)

奇特的新翼龍

翼龍是一類飛行爬行動物,是中生代的空中霸主,它們與同時代的陸地霸主——恐龍幾乎同時產生于約2.23億年前的晚三疊世末期。它們的出現早于已知最早的鳥類——始祖鳥約7千5百萬年,是最早在藍天飛翔的脊椎動物。在地球上生活了近1.6億年后,它們最終與其他爬行動物如非鳥恐龍類、魚龍類及滄龍類等,同時絕滅于6千5百萬年前的白堊紀末期。古生物學家長期以來一直將翼龍分為兩大類:長尾的原始類型和短尾的進步類型,其中一些進步類型的兩翼可達10米以上。這兩種類型之間存在大的演化空白,一直是古生物學家無法忽視的問題。

最近,研究者發現了一種被命名為達爾文翼龍 (Darwinopterus)的新恐龍,它在翼龍演化史上具有重要的意義。達爾文翼龍既具有進步類型翼手龍的頭骨和頸椎特征,又有原始類群喙嘴龍的特征:長的尾部及足部的第5趾具有兩個長的趾節,這一發現填補了由原始翼龍向進步翼龍演化的過渡類型的空白。達爾文翼龍發現于中侏羅世地層中,距今大約有1.6億年之久,比始祖鳥還要早大約1千萬年。達爾文翼龍的尖銳而長的牙齒顯示它是肉食性動物,而其骨骼結構又顯示它幾乎肯定在空中掠食,但是其牙齒不像其他翼龍那樣適合吃魚或者昆蟲。(Proc.R.Soc.B 2010,277:383-389)