化石证据揭示了性选择在早期鸟类演化中的作用

发布者:陆昀乔发布时间:2024-01-19浏览次数:10



近日,《美国科学院院刊》(PNAS)发表了南京大学泮燕红教授、博士研究生周一擘与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士、王敏研究员,山东省天宇自然博物馆郑晓廷,以及临沂大学王孝理教授合作研究的最新成果,报道了早白垩世圣贤孔子鸟中的性双型证据,为揭示性选择在早期鸟类演化中的作用提供了关键信息。

性选择对鸟类演化的影响已被广泛认知。虽然有假设认为性选择在兽脚类恐龙演化过程中驱动了众多形态特征的出现,但由于化石中性别确认的困难以及样本量的限制,这一假设尚未得到全面检验。

圣贤孔子鸟是最为著名的中生代基干鸟类之一,它在早白垩世热河生物群有数千件保存完好的标本,许多保存有精美的骨骼和羽毛,这为研究性选择对已灭绝脊椎动物的演化提供了机会。在圣贤孔子鸟的化石中,一些标本具有独特的以羽轴为主导的一对装饰性长尾羽,而其他标本则没有,所以早期的研究认为这样一对装饰性长尾羽是雄性所特有的性状。在此,研究人员基于圣贤孔子鸟迄今为止最大的样本量,对其进行了形态测量与统计学研究。研究结果确认圣贤孔子鸟的标志性的一对装饰性长尾羽是性双型特征。此外,还发现圣贤孔子鸟在个体大小、骨骼相对长度和异速发育上均表现出性双型(图12)。雄性圣贤孔子鸟相较于雌性圣贤孔子鸟拥有更大的体型(图1)。同时雄性圣贤孔子鸟后肢和大掌骨相对于体型的相对长度也比雌性更长,这是由于雄性圣贤孔子鸟后肢和大掌骨相较于雌性的生长速率更快所导致的结果(图2)。研究者认为雄性相对长度更长的后肢可以补偿其装饰性长尾羽所带来的空气动力学损失,这与现生的长尾鸟类中雄鸟往往有着更长的翅膀相类似。此外该研究认为在雄性圣贤孔子鸟中体型更大的个体、后肢更长的个体会有着更高的繁殖成功率。

这是鸟类演化过程中已知确认最早的性双型特征。这项研究表明,性选择与自然选择共同作用于早期鸟类的体型和相对肢长的演化,以上发现促进了我们对性选择在非鸟类恐龙向基干鸟类的宏演化过程中的作用的深入理解。

英国爱丁堡大学Stephen L. Brusatte教授在《美国科学院院刊》同期发表的评论文章中强调,这是一次旨在在恐龙-鸟类化石记录中确定性双型和性选择的令人印象深刻的尝试。这些结果为圣贤孔子鸟提供了性双型和装饰性性状的证据,表明性选择在鸟类演化中发挥了重要作用,引发了关于性选择在恐龙飞行发展中的作用的问题。他还提出,性选择可能驱动了恐龙翅膀的演化,使飞行成为这些精致的装饰性性状的意外结果。

该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项B类、中央高校基本科研专项资金联合资助的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2309825120

同期评论链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2320846121


圣贤孔子鸟的体型大小性双型


圣贤孔子鸟的异速发育性双型

Brusatte2024SexualSelectionCommentary.pdf

67_zhou-et-al-2024-fossil-evidence-sheds-light-on-sexual-selection-during-the-early-evolution-of-birds.pdf