鳥類如何躲過(guò)大滅絕: 秘密藏在牙齒里
圖1 植食性古鳥類 (左)和小型掠食性恐龍(右)的生態(tài)復(fù)原場(chǎng)景。與肉食性恐龍同處在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)下的中生代鳥類，演化出不同的取食習(xí)性，例如以種子、果實(shí)為主的植食性和以小型昆蟲為食的雜食性，避免了直接與肉食性恐龍的食物競(jìng)爭(zhēng)。（鄭秋旸繪圖）
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恐龍的后代－鳥類，是如何躲過(guò)六千五百萬(wàn)年前的大滅絕事件的，一直是科學(xué)家亟欲待答的問(wèn)題。隕石撞擊地球以及火山頻繁活動(dòng)導(dǎo)致的大量火山灰在大氣中布滿，導(dǎo)致地球終年不見天日，依賴光合作用的植物大量死亡，進(jìn)一步造成植食性恐龍失去了主要的食物來(lái)源，最終導(dǎo)致食物鏈最頂端的肉食性恐龍，如暴龍等相繼滅絕。在這一食物鏈崩潰引發(fā)的滅絕事件中，為何鳥類得以幸存?
4月21日，學(xué)術(shù)期刊《BMC Evolutionary Biology》在線發(fā)表了中科院古脊椎所李志恒團(tuán)隊(duì)與同步輻射研究中心等多家合作單位共同完成的研究成果，對(duì)與鳥類親緣關(guān)系最接近的非鳥類恐龍至古鳥類的牙齒演化特征進(jìn)行了探討，揭示鳥類與恐龍之間食性的差異很可能是其能夠躲過(guò)災(zāi)變，幸存至今的關(guān)鍵。
圖2 白堊紀(jì)早期古鳥類－會(huì)鳥的化石標(biāo)本。收藏于中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所。(黑色箭頭標(biāo)示牙齒位置)。（李志恒 供圖）
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)同步輻射的高解析穿透式X-光顯微鏡，對(duì)小型非鳥類恐龍－包含傷齒龍、近鳥龍、小盜龍，以及古鳥類(見圖2)－包含今鳥類、反鳥類、會(huì)鳥、熱河鳥等牙齒的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比觀察和研究，發(fā)現(xiàn)盡管簡(jiǎn)單的釉質(zhì)層在早期古鳥類中都有保留，但牙釉質(zhì)與牙本質(zhì)之間的多孔罩牙本質(zhì)層（圖3中IGS所示）皆已消失，而多孔罩牙本質(zhì)(porous mantle dentin)層被認(rèn)為是肉食性恐龍牙齒中發(fā)育的、避免其在掠食過(guò)程中牙齒斷裂的特殊避震保護(hù)結(jié)構(gòu)。不僅在古鳥類中，本次研究的一種小盜龍標(biāo)本的罩牙本質(zhì)層也已經(jīng)消失。這意味著鳥類與部分親緣關(guān)系相近的恐龍，其牙齒不再需要特殊的力學(xué)保護(hù)結(jié)構(gòu)；間接證實(shí)了其在飲食習(xí)慣，如咬合力與掠食性方面，與肉食性恐龍產(chǎn)生了極大差異，通過(guò)食性轉(zhuǎn)換避開了與肉食性恐龍對(duì)食物生態(tài)位的競(jìng)爭(zhēng)，適應(yīng)能力極大提高，度過(guò)最艱難的時(shí)刻。相較于古鳥類的普遍性植食或雜食化的演進(jìn)趨勢(shì)，雖然非鳥類恐龍的少數(shù)類群，如小盜龍，也發(fā)生了趨同演化，但仍難以避免滅絕的危機(jī)。
圖3 白堊紀(jì)古鳥類與小型非鳥獸腳類恐龍的牙齒內(nèi)部微結(jié)構(gòu)演化（a-傷齒龍, b-近鳥龍, c，d-小盜龍, e-反鳥未定種, f-今鳥類, g-長(zhǎng)翼鳥, h-會(huì)鳥）。高解析同步輻射顯微影像顯示出牙齒中多孔罩牙本質(zhì)（IGS）在古鳥類和一小盜龍中已消失，提供了食性轉(zhuǎn)化的演化證據(jù)。（李志恒 供圖）
