张福成教授在国际著名学术期刊《Nature Communications》 发表最新研究成果
发布时间: 2018-05-31

      2018525日,国际著名学术期刊Nature Communications在线发表了我校生命科学学院(地质与古生物研究所)张福成教授与中国科学院古脊椎与古人类研究所、爱尔兰国立考克大学、都柏林大学、英国布里斯托大学、伦敦玛丽皇后大学等国内外科研机构合作研究的最新成果Fossilized skin reveals coevolution with feathers and metabolism in feathered dinosaurs and early birds;通过对1.25亿年前的鸟类和恐龙的研究,揭示了这些动物皮肤与它们的新陈代谢之间的协同演化关系

鸟类飞行起源及羽毛演化过程一直以来都是古生物学及进化生物学研究的热点领域。以往的研究多集中于恐龙向鸟类演化过程中四肢形态及解剖结构演化、皮肤衍生物(羽毛)形态及功能转变等明显与飞行能力相关的科学问题。基于中国东北早白垩世热河生物群保存完好的三件手盗龙类标本(北票龙、中国鸟龙和小盗龙)及一件原始基干鸟类(孔子鸟)标本的皮肤化石,并对比两种现生鸟类(草雀和文鸟)皮肤样本,利用聚焦离子束-扫描电子显微镜、共聚焦显微镜及免疫组织学等技术手段,进行显微结构分析。本研究揭示了伴随羽毛形态、结构及功能的进化,近鸟恐龙类及原始鸟类皮肤表皮适应性演化的过程。

通过观测上述三件手盗龙类及一件原始基干鸟类化石保存完好的皮肤角质层细胞及其它超微结构(纳米级),张福成教授及其合作者发现长羽毛近鸟恐龙类及原始鸟类皮肤表皮结构与现生鸟类极其相似。同时,与现今哺乳动物及鸟类类似的是,其表皮脱落过程是碎片式的。与之相反的是,现代爬行动物皮肤则是整体或者大面积脱落(蜕皮)。综合最新恐龙系统发育分析,本研究结果表明鸟类现代皮肤类型在中侏罗世晚期的近鸟恐龙中已经出现。在这一时期,长羽毛恐龙开始爆发式发生,原始鸟类也陆续出现。

虽然近鸟恐龙与基干鸟类皮肤超微结构与现代鸟类大体类似,但也有明显不同之处。现代鸟类皮肤角质细胞松散而充满脂肪颗粒,这种结构可以在鸟类长时间飞行过程中起到有效散热的作用。但是,研究涉及的恐龙及基干鸟类标本的皮肤角质细胞充满角质蛋白,表明长它们不需要高效的散热能力,这可能意味着相对于现代鸟类,这些生物的飞行能力较弱。

该研究得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”国家杰出青年基金以及中国科学院重点项目等资助。


论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-018-04443-x


北票龙生态复原图