化石

中華龍鳥(niǎo)的毒牙

中華龍鳥(niǎo)是馳龍科一種長(zhǎng)有羽毛的恐龍,其化石發(fā)現(xiàn)于中國(guó)遼寧省北票市四合屯。中華龍鳥(niǎo)的發(fā)現(xiàn)為鳥(niǎo)類(lèi)是由恐龍進(jìn)化而來(lái)的觀點(diǎn)提供了進(jìn)一步的證據(jù),引起了國(guó)際古生物學(xué)界的轟動(dòng),世界多家新聞媒體也爭(zhēng)相報(bào)道,一時(shí)間幾乎成為了人盡皆知的明星。最近,研究者對(duì)幾只中華龍鳥(niǎo)標(biāo)本的顱骨特征進(jìn)行了深入研究,發(fā)現(xiàn)它們具有類(lèi)似于“后齒”毒蛇的牙齒和顱骨模式。中華龍鳥(niǎo)的上牙有很長(zhǎng)的槽,類(lèi)似于毒牙。此外,在上顎部位有一個(gè)可以容納毒液腺的小區(qū)域,它與上牙通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)槽連接。研究者據(jù)此推測(cè),中華龍鳥(niǎo)就像后齒毒蛇一樣,毒液很可能不是致命的,而是導(dǎo)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(qū)雨林的化石記錄非常稀少,因此很難對(duì)它們的起源做出正確的認(rèn)識(shí)。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(yōu)勢(shì)、優(yōu)勢(shì)物種的葉子大且邊緣光滑,此外植食性昆蟲(chóng)的多樣性高。最近,研究者詳細(xì)研究了哥倫比亞塞雷洪組的地層,這里保存有大約5800萬(wàn)年前的植物化石群落,當(dāng)時(shí)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(lèi)和豆科植物等特征,與現(xiàn)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(xiàn)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(jì)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(chóng)取食傷害,但類(lèi)型很少,大都是非特化的植食性昆蟲(chóng)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(kāi)始一直占據(jù)這一生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)地位,它們歷經(jīng)氣候的變冷和變暖,一直持續(xù)到現(xiàn)在。古新世新熱帶雨林植物和植食性昆蟲(chóng)的多樣性低,反映了構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)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(jì)末大滅絕事件的影響所致。(PNAS 2009，106:18627-18632)

前寒武紀(jì)的復(fù)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(jì)的三維立體胚胎化石,它們的發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家研究多細(xì)胞動(dòng)物的起源提供了難得的條件。但是由于大多數(shù)胚胎都屬于卵裂的早期,很難確定它們的系統(tǒng)分類(lèi)位置。最近,研究者使用目前最先進(jìn)的同步輻射X射線相襯顯微CT技術(shù),對(duì)新發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)胚胎化石進(jìn)行了三維重建。結(jié)果顯示,這兩個(gè)胚胎化石已經(jīng)開(kāi)始了細(xì)胞的遷移和分化,并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了極性,即出現(xiàn)了前后軸、背腹軸和左右軸。這些特征表明它們與兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物有著十分密切的親緣關(guān)系。值得指出的是,這兩個(gè)胚胎化石在細(xì)胞遷移和重排的過(guò)程中采用了完全不同的機(jī)制,暗示兩者可能來(lái)自不同的分類(lèi)群,說(shuō)明兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物不僅僅在新元古代就已經(jīng)崛起,而且有了相當(dāng)程度的分化,這為認(rèn)識(shí)寒武紀(jì)大爆發(fā)之前后生動(dòng)物的演化提供了重要線索。(PNAS 2009，106:19056-19060)

歐洲最古老的現(xiàn)代獸亞綱動(dòng)物

雖然經(jīng)過(guò)科學(xué)家的不斷努力,我們對(duì)于哺乳動(dòng)物的早期演化有了很多重要認(rèn)識(shí),但總體說(shuō)來(lái)仍然存在眾多未解之謎。最近,研究者在法國(guó)西南部賽諾曼階早期的地層中發(fā)現(xiàn)了新的三尖齒類(lèi)哺乳動(dòng)物牙齒化石,它被認(rèn)為是新的原始似有袋類(lèi),歸入有袋形動(dòng)物(Marsupialiformes)的基部類(lèi)群。在現(xiàn)代哺乳動(dòng)物早期進(jìn)化史中,白堊紀(jì)歐洲的情況幾乎是一塊未知的領(lǐng)域。在1.25億年至8400萬(wàn)年前的這段時(shí)間里,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)化石。研究者在清洗、整理了5噸沉積物后發(fā)現(xiàn)了這些牙齒化石,它們顯然屬于一種新的小型哺乳動(dòng)物,并被命名為Arcantiodelphys marchandi,這是最古老、原始的哺乳動(dòng)物之一,也是歐洲最古老的典型的獸亞綱哺乳動(dòng)物。A.marchandi的發(fā)現(xiàn),為我們認(rèn)識(shí)有袋類(lèi)哺乳動(dòng)物的早期演化提供了新視角,此前對(duì)這一過(guò)程的認(rèn)識(shí)主要來(lái)自北美的化石。新化石表明歐洲與有袋類(lèi)的起源具有密切關(guān)系,而且也證實(shí)白堊紀(jì)中期的歐洲與北美的動(dòng)物區(qū)系之間有密切關(guān)系。正是白堊紀(jì)這些歐美大陸上的原始有袋類(lèi)向南方大陸遷移擴(kuò)散,才產(chǎn)生了現(xiàn)在南美和澳大利亞地區(qū)生活著的多種多樣的有袋類(lèi)。負(fù)鼠和袋鼠就是這些起源于北方有袋類(lèi)的后裔。(PNAS 2009，106:19910-19915)

北美更新世哺乳動(dòng)物的滅絕時(shí)限

在北美,晚更新世35個(gè)哺乳動(dòng)物屬滅絕了。這些屬中有16個(gè)最后出現(xiàn)的時(shí)間在1.2—1.0萬(wàn)碳同位素年前之間(距今1.38—1.14萬(wàn)年前),但是另外19個(gè)屬在這一期間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)化石記錄,這是因?yàn)槿拥膯?wèn)題,還是因?yàn)闇缃^時(shí)間的差異依然不清楚。對(duì)于滅絕時(shí)間順序的分析顯示,取樣的偏差可以解釋這19個(gè)屬在更新世末的化石缺乏。北美更新世哺乳動(dòng)物的滅絕是一個(gè)同時(shí)性的事件,發(fā)生在1.2—1.0萬(wàn)放射性同位素年之前。結(jié)果支持存在一種滅絕機(jī)制在地質(zhì)歷史的瞬間消滅了北美大陸的35個(gè)屬。(PNAS 2009，106:20641-20645)

北美最后的長(zhǎng)毛象和馬

導(dǎo)致第四紀(jì)后期大型哺乳動(dòng)物滅絕的爭(zhēng)論一直在繼續(xù),特別是在大陸上的滅絕,這是由于滅絕的時(shí)空模式都還不清楚。這些類(lèi)群最后出現(xiàn)的精確時(shí)間對(duì)于認(rèn)識(shí)滅絕過(guò)程至關(guān)重要。根據(jù)牙齒和骨骼大化石最后出現(xiàn)的標(biāo)本的測(cè)定,長(zhǎng)毛象和馬在北美西北部的滅絕時(shí)間限于距今1.5—1.3萬(wàn)年前。用大化石來(lái)估計(jì)一個(gè)物種的滅絕時(shí)間是不精確的,因?yàn)槲覀儫o(wú)法找到那些延續(xù)到最后的殘存?zhèn)€體。為了解決這一難題,研究者根據(jù)年代準(zhǔn)確的永久凍土中發(fā)現(xiàn)的古代DNA來(lái)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(lái)的影響。研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)毛象和馬在阿拉斯加內(nèi)陸一直延續(xù)到1.05萬(wàn)年前,比根據(jù)大化石得出的時(shí)間晚。這一結(jié)果與認(rèn)為全新世白令地區(qū)長(zhǎng)毛象殘存于高緯度孤立的島上的觀點(diǎn)相矛盾。更重要的是,新發(fā)現(xiàn)表明長(zhǎng)毛象和馬在這一地區(qū)與人類(lèi)共存了幾千年,同樣與人類(lèi)到達(dá)或地外星體撞擊在幾百年中導(dǎo)致大型哺乳動(dòng)物滅絕的理論相矛盾。(PNAS 2009，106:22352-22357)

恐龍的早期進(jìn)化

對(duì)于恐龍?jiān)缙谶M(jìn)化歷史的認(rèn)識(shí),有助于人們認(rèn)識(shí)它們?cè)谕砣B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(guó)新墨西哥州發(fā)現(xiàn)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?jiān)诒泵肋M(jìn)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(fā)現(xiàn)表明,早期恐龍?jiān)谌澜缬兄鴱V泛的分布,也許它們起源于南美洲。與侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)豐富的恐龍化石記錄相比,距今大約有2億3000萬(wàn)年的三疊紀(jì)晚期的恐龍生活畫(huà)面則顯得相當(dāng)粗略?？铸?jiān)谀莻€(gè)時(shí)候已經(jīng)分化成為三個(gè)主要的族群:獸腳亞目食肉恐龍、蜥腳亞目食草恐龍和鳥(niǎo)臀目恐龍。新發(fā)現(xiàn)的這種恐龍被命名為T(mén)awa hallae,身長(zhǎng)2米。研究者通過(guò)分析已知三疊紀(jì)恐龍的進(jìn)化關(guān)系,顯示北美的獸腳亞目恐龍可能是從其他地方遷移而來(lái)的,這與恐龍可能起源于現(xiàn)在的南美洲的假設(shè)相吻合。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將有可能改寫(xiě)肉食恐龍的進(jìn)化樹(shù)。(Science 2009,326:1530—1533)

靈巧簡(jiǎn)手龍與鳥(niǎo)類(lèi)起源

鳥(niǎo)類(lèi)的起源一直是古生物學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的研究方向之一,自20世紀(jì)60年代末到70年代初鳥(niǎo)類(lèi)獸腳類(lèi)恐龍起源假說(shuō)復(fù)興后,人們對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)起源的認(rèn)識(shí)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是隨著我國(guó)遼寧省西部及其臨近地區(qū)出土了大量早白堊世獸腳類(lèi)恐龍化石,人們對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)起源、羽毛和飛行起源的認(rèn)識(shí)更是上了一個(gè)新臺(tái)階。

最近,研究者又報(bào)道了一種發(fā)現(xiàn)于準(zhǔn)噶爾盆地上侏羅統(tǒng)石樹(shù)溝組的小型獸腳類(lèi)恐龍,其生活時(shí)代大約為距今1.6億年前。這種新恐龍屬于阿爾瓦茲龍類(lèi),研究者將其命名為靈巧簡(jiǎn)手龍(Haplocheirus sollers)。在此之前,最早的阿爾瓦茲龍化石為距今9000萬(wàn)年,靈巧簡(jiǎn)手龍的發(fā)現(xiàn)將阿爾瓦茲龍類(lèi)的化石記錄提前了至少6000萬(wàn)年,這也改寫(xiě)了獸腳類(lèi)恐龍的分異和鳥(niǎo)類(lèi)起源的時(shí)間。靈巧簡(jiǎn)手龍缺少尾巴的標(biāo)本為1.4米長(zhǎng),完整身長(zhǎng)估計(jì)約1.9到2.3米,體重估計(jì)為10.56公斤。靈巧簡(jiǎn)手龍屬于阿爾瓦茲龍的早期屬種,它的出現(xiàn)表明了進(jìn)步的阿爾瓦茲龍的近鳥(niǎo)特征是趨同演化的結(jié)果,阿爾瓦茲龍并不屬于鳥(niǎo)類(lèi)或者和鳥(niǎo)類(lèi)親緣關(guān)系最近的恐龍類(lèi)群。同時(shí),靈巧簡(jiǎn)手龍的出現(xiàn)以及它的不同特點(diǎn)也澄清了阿爾瓦茲龍?jiān)讷F腳類(lèi)恐龍系統(tǒng)進(jìn)化中的位置。研究者認(rèn)為,似鳥(niǎo)恐龍?jiān)?.6億年前已經(jīng)開(kāi)始分化,其中一支演化出鳥(niǎo)類(lèi)。(Sciecne 2010,327：571—574)

最早的四足動(dòng)物

最早的四足動(dòng)物化石記錄包括了實(shí)體化石和遺跡化石。最早的四足動(dòng)物實(shí)體化石出現(xiàn)于晚泥盆世(晚弗拉斯期),在此之前是一些被稱(chēng)為希望螈類(lèi)的過(guò)渡類(lèi)型,包括潘氏魚(yú)和提塔利克魚(yú),它們長(zhǎng)有成對(duì)的鰭,還沒(méi)有真正的前肢后肢,爬行能力有限。而有關(guān)這之前四足動(dòng)物的遺跡化石,還沒(méi)有確切的記錄。最近,瑞典和波蘭科學(xué)家在波蘭東南部的一個(gè)廢棄采石場(chǎng)的干泥中,發(fā)現(xiàn)了最古老四足動(dòng)物的足印和痕跡證據(jù)。保存化石的是一些海洋潮灘表層沉積,時(shí)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(dòng)物實(shí)體化石早1800萬(wàn)年,比最古老的希望螈類(lèi)早1000萬(wàn)年。新發(fā)現(xiàn)的這些足跡化石非常清晰,一些足趾都能夠被辨認(rèn)出來(lái)。這意味著早在提塔利克魚(yú)和潘氏魚(yú)之前很久就已經(jīng)出現(xiàn)四足動(dòng)物了,說(shuō)明希望螈類(lèi)可能只是進(jìn)化上的一條“死胡同”。一些足跡還表明,當(dāng)時(shí)的陸生動(dòng)物能夠用處于對(duì)角線位置的雙足行走,而同樣的步態(tài)對(duì)于有鰭生物而言是不可思議的。這一發(fā)現(xiàn)大大改變了原先科學(xué)界建立起來(lái)的四足動(dòng)物的起源時(shí)間,對(duì)于四足動(dòng)物的進(jìn)化需要進(jìn)行重新審視。此外,足跡周?chē)膸r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(méi)有表現(xiàn)出拖著尾巴或肚皮著地的跡象,表明在動(dòng)物的四足留下足印的同時(shí),軀體和尾部是漂浮在淺水中的。根據(jù)周?chē)沫h(huán)境特征以及在附近發(fā)現(xiàn)的無(wú)脊椎動(dòng)物化石,研究者認(rèn)為,這些早期四足動(dòng)物似乎正在穿過(guò)某種鹽瀉湖。這與傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,最早的四足動(dòng)物是從淡水河流中遷移到陸地上的認(rèn)識(shí)相反。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了有關(guān)陸生脊椎動(dòng)物何時(shí)、何地首次出現(xiàn)的傳統(tǒng)理論。(Nature2010,463:43-48)

南非發(fā)現(xiàn)新恐龍

最近,研究者在南非自由州省北部斯皮奧山發(fā)現(xiàn)了一種新恐龍化石,并命名為Aardonyx celestae。這種恐龍屬于食草類(lèi)恐龍,生活在侏羅紀(jì)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(zhǎng)約7米,站立時(shí)高近6米。研究者估計(jì),該恐龍的成年個(gè)體體重可達(dá)半噸,體長(zhǎng)可能達(dá)到15米。在侏羅紀(jì)早期,陸地由體型較小的原蜥腳類(lèi)恐龍統(tǒng)治著,新發(fā)現(xiàn)的恐龍與它們有許多共同點(diǎn),特別是靠?jī)蓷l下肢行走,但它也能夠四肢全部著地行走。研究者通過(guò)分析認(rèn)為,A.celestae處于恐龍從“兩腿”到“四腿”的進(jìn)化過(guò)渡階段,它們的發(fā)現(xiàn)為我們認(rèn)識(shí)巨型蜥腳類(lèi)恐龍的早期進(jìn)化打開(kāi)了一扇窗。研究者提出,化石產(chǎn)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(lèi)的恐龍前來(lái)覓食。A.celestae行動(dòng)笨拙,頭部小,腹胸寬,就像雷龍一樣以大量樹(shù)葉為食。由于當(dāng)?shù)刂脖幻?、?shù)葉豐富,它們可以吃得更多,體型因此變大,但由于它們過(guò)于大腹便便,僅靠?jī)蓷l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(jìn)化成前腿。四腿行走使動(dòng)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(dòng)物時(shí),龐大的體型經(jīng)常是它們唯一的優(yōu)勢(shì)。(Proc.R.Soc.B 2010,277:787—794)

鳥(niǎo)臀目恐龍的體型下限

恐龍?bào)w型的大小深深地吸引著科學(xué)家和公眾的目光,特別是那些身體巨大和身材小巧的種類(lèi),更讓人們議論紛紛。已知最小的恐龍長(zhǎng)度小于1米,是食肉的蜥臀目獸腳類(lèi)恐龍,但卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)同樣大小的食草或雜食性的鳥(niǎo)臀目恐龍。最近,研究者在美國(guó)科羅拉多州發(fā)現(xiàn)了一種小型恐龍化石——弗魯塔龍(Fruitadens haagarorum),這種新發(fā)現(xiàn)的恐龍的大小和松鼠差不多,身長(zhǎng)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(niǎo)臀目恐龍。弗魯塔龍是恐龍基部類(lèi)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(fā)現(xiàn)的該科的唯一成員。弗魯塔龍的顱齒解剖結(jié)構(gòu)和如此小的體型,說(shuō)明它們是雜食性的,從而為恐龍內(nèi)部的形態(tài)和古生態(tài)多樣性提供了新認(rèn)識(shí)。生活在晚侏羅世到早白堊世后期的黑瑞龍類(lèi)與晚三疊世到早侏羅世的種類(lèi)相比,體型更小,生態(tài)位更寬,也許正是由于它們的這種生態(tài)特性使得它們延續(xù)了長(zhǎng)達(dá)1億年之久。(Proc.R.Soc.B 2010,277:375-381)

奇特的新翼龍

翼龍是一類(lèi)飛行爬行動(dòng)物,是中生代的空中霸主,它們與同時(shí)代的陸地霸主——恐龍幾乎同時(shí)產(chǎn)生于約2.23億年前的晚三疊世末期。它們的出現(xiàn)早于已知最早的鳥(niǎo)類(lèi)——始祖鳥(niǎo)約7千5百萬(wàn)年,是最早在藍(lán)天飛翔的脊椎動(dòng)物。在地球上生活了近1.6億年后,它們最終與其他爬行動(dòng)物如非鳥(niǎo)恐龍類(lèi)、魚(yú)龍類(lèi)及滄龍類(lèi)等,同時(shí)絕滅于6千5百萬(wàn)年前的白堊紀(jì)末期。古生物學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直將翼龍分為兩大類(lèi):長(zhǎng)尾的原始類(lèi)型和短尾的進(jìn)步類(lèi)型,其中一些進(jìn)步類(lèi)型的兩翼可達(dá)10米以上。這兩種類(lèi)型之間存在大的演化空白,一直是古生物學(xué)家無(wú)法忽視的問(wèn)題。

最近,研究者發(fā)現(xiàn)了一種被命名為達(dá)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(dá)爾文翼龍既具有進(jìn)步類(lèi)型翼手龍的頭骨和頸椎特征,又有原始類(lèi)群喙嘴龍的特征:長(zhǎng)的尾部及足部的第5趾具有兩個(gè)長(zhǎng)的趾節(jié),這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了由原始翼龍向進(jìn)步翼龍演化的過(guò)渡類(lèi)型的空白。達(dá)爾文翼龍發(fā)現(xiàn)于中侏羅世地層中,距今大約有1.6億年之久,比始祖鳥(niǎo)還要早大約1千萬(wàn)年。達(dá)爾文翼龍的尖銳而長(zhǎng)的牙齒顯示它是肉食性動(dòng)物,而其骨骼結(jié)構(gòu)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(yú)或者昆蟲(chóng)。(Proc.R.Soc.B 2010,277:383-389)