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Tupandactylus imperator研究揭示:翼龙能够使用黑色素来控制其羽毛的颜色

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热度116票 浏览75次 时间:2022年4月22日 15:17
Tupandactylus imperator研究揭示:翼龙能够使用黑色素来控制其羽毛的颜色

Tupandactylus imperator研究揭示:翼龙能够使用黑色素来控制其羽毛的颜色(Image credit: Bob Nicholls.)

(化石网报道)据cnBeta:在周三发表于《自然》杂志上的一篇新论文中,一支国际古生物学研究团队揭示了翼龙能够使用黑色素来控制其羽毛的颜色。新研究对来自巴西东北部 1.15 亿年前的 Tupandactylus imperator 化石头冠展开了深入的分析,可知作为恐龙的飞行近亲,其共存于 2.3 亿 ~ 6600 万年前的地球。

Tupandactylus imperator研究揭示:翼龙能够使用黑色素来控制其羽毛的颜色

化石标本 / 颅顶细节(来自:Nature)

这项研究吸引了来自巴西和比利时的国际科学家团队,并由科克大学(UCC)古生物学家 Aude Cincotta 博士、Maria McNamara 教授、比利时皇家自然科学研究所的 Pascal Godefroit 博士共同带领。

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系统发育时间树

新研究聚焦于巴西东北部的翼龙头冠化石,距今约 1.15 亿年。而在 2.3 亿 ~ 6600 万年前,翼龙曾与恐龙在地球上同期生存。

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样本位置采集点

这种翼龙以巨大的头冠而被古生物学家们所熟知,有趣的是,研究小组发现,其羽冠底部有着毛茸茸的边缘,暗示了短丝状和分岔的蓬松羽毛。

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Tupandactylus imperator 翼龙羽毛分布示意图

Cincotta 博士称,他们从未预想过会碰到这种情况。毕竟过去几十年里,古生物学家们一直在争论翼龙是否带有羽毛。

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不同样式的羽毛分支 / 硬度示意

好消息是,最新化石研究已经有力地结束了这场争论。因为它们在整体长度上都非常明显地存在分枝,与今天的鸟类同宗同源。

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颅顶外皮结构

接着研究团队用高倍电子显微镜观察了化石羽毛,发现其中保存了完好的黑色素颗粒。不过更让我们感到惊奇的,还是不同类型的黑素体、也具有不同的形状。

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Equal Rates 进化重构模型

McNamara 教授补充道:今天鸟类的羽毛颜色,也与黑素体的形状密切相关,而新研究揭示了翼龙一定拥有控制羽毛颜色的遗传机制。

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SYM 进化重构模型

这一特征对于鸟类羽毛颜色纹理至关重要,且即使是最早期的鸟类,黑素体也在其中扮演了一个关键的角色。

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ARD 进化重构模型

值得一提的是,在比利时和巴西科学家、以及当局和私人捐助者的共同努力下,这个非凡的化石标本已在研究完成后被送回国。

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黑素体扫描电镜照片

Godefroit 博士表示:此类化石具有极其重要的科学意义,且它就该被送回原产国并交由其世世代代妥善保管。

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羊膜动物黑素体几何形状散点图 / 多样性祖先状态预估

最后,除了开展进一步的研究,此类化石也可作为自然遗产的一部分,通过公共展览的方式来激励后来者投身科学研究工作。

相关报道:化石研究揭示翼龙为何身披“五彩霞衣”

(化石网报道)据科技日报北京4月21日电(记者 张梦然):一个国际古生物学家团队发现了惊人的新证据,表明翼龙(恐龙的飞行亲属)能够使用黑色素控制其羽毛的颜色。研究成果近日发表在英国《自然》杂志上。

由爱尔兰科克大学(UCC)、比利时皇家自然科学研究所以及来自巴西和比利时的国际科学家团队共同研究的这项新成果,基于对来自巴西东北部的雷神翼龙1.15亿年前的化石头冠的分析。230万到6600万年前,翼龙与恐龙并存。

这种翼龙以其奇异的巨大头冠而闻名。研究小组发现,羽冠的底部有一个毛茸茸的羽毛边缘,有短丝状的羽毛和蓬松的分枝羽毛。

研究人员称,“几十年来,古生物学家一直在争论翼龙是否有羽毛。我们标本中的羽毛很好地结束了这场争论,因为它们在整个长度上有非常明显的分枝,就像今天的鸟类一样。”

该团队用高倍电子显微镜研究了这些羽毛,发现了保存完好的黑色素体——黑色素颗粒。出乎意料的是,新的研究表明,不同羽毛类型的黑色素体具有不同的形状。

“在今天的鸟类中,羽毛颜色与黑色素体的形状密切相关。” 研究人员说,“由于翼龙的羽毛类型有不同的黑色素体形状,这些动物一定拥有控制羽毛颜色的遗传机制。这一特征对于颜色图案至关重要,并表明即使是最早的羽毛,着色也是一个关键特征。”

这个非凡的雷神翼龙标本目前已被送回巴西。研究人员说:“将这类具有科学意义的化石送回原产国并为后代安全保存非常重要。”

相关报道:翼龙化石揭示羽毛在2.5亿年前已色彩斑斓

(化石网报道)据中国科学报(李木子):一项对巴西化石的最新研究表明,翼龙—— 一种有坚韧翅膀的飞行爬行动物——身上也披着各种颜色的微小羽毛。这一发现表明,羽毛可能在恐龙鼎盛期之前就已进化了超过1.5亿年。“羽毛最早期的形态是有颜色的,这可能是为了传递信号。”领导此项研究的爱尔兰科克大学古生物学家Maria McNamara说。

研究人员在4月20日发表于《自然》的论文中,强化了翼龙“毛茸茸”的观点,并指出有些翼龙的羽毛可能有复杂的彩色图案。巴西ABC联邦大学古生物学家Rodrigo Pêgas虽然觉得这非常奇妙,但他并不赞同羽毛起源有McNamara认为的那么早。其他一些研究人员甚至怀疑这根本不是羽毛。

自第一只始祖鸟在德国被发现以来,“羽毛是如何产生的”就成为150多年来古生物学研究的一个大问题。始祖鸟是一种有羽毛的恐龙,曾被认为是最早的鸟类。许多研究人员认为,羽毛的出现是为了隔热,只是在很久以后才被用于飞行和其他用途,比如求爱。至于翼龙,研究人员此前曾报告说,它们的身体覆盖着一层纤丝,这是一种形成“茸毛”的单链结构,可能是为了保暖。

2018年,McNamara和同事曾报告说,两只保存完好的中国翼龙显示了羽毛的决定性特征:一个带有分支的中心轴。“说实话,它们的羽毛有点奇怪,不像现代鸟类的羽毛那样分叉。”McNamara说。

现在,他们在这篇论文中巩固了自己的观点。该论文分析了一只保存完好的Tupandactylus imperator 翼龙头骨的软组织。这种翼龙头冠雄伟,翼展长5米,生活在1.13亿年前巴西东北部的盆地。

在该翼龙的头冠上,研究人员发现了单链纤维和类似羽毛的分支纤维,它们的中心轴在基部变窄。在扫描电子显微镜下,其皮肤和羽毛都有黑素体,这是一种含有黑色素的细胞内结构,为活体动物的皮肤、羽毛和皮毛提供色素,不同形状的黑素体具有不同的颜色。翼龙的黑素体有各种各样的形状——卵形、球形和细长形,这些形状迄今只在哺乳动物的皮毛以及恐龙和鸟类的羽毛中见过。

研究人员认为,T.imperator 翼龙的彩色分支结构确实是羽毛,它既能保温,也能向其他翼龙发出信号,如同雄孔雀在交配时展示羽毛一样。

“这一发现意味着羽毛的进化肯定比我们想象的要早得多。”McNamara说,“最简单的解释是,羽毛出现在大约2.5亿年前、生活在三叠纪时期的翼龙和恐龙的共同祖先身上。”

一些古生物学家认为,羽毛的证据很有说服力。不过,英国布里斯托大学古生物学家Michael Benton觉得,翼龙的羽毛在飞行中没有任何功能,因为它们只是小小的茸毛。朴次茅斯大学古生物学家David Martill则认为,这些小的分支结构“看起来一点也不像羽毛”,它们或许是一种不同的角质覆盖物,尽管其颜色可能很鲜艳。

“我们仍然需要三叠纪羽毛的化石证据,以及翼龙和恐龙羽毛共同起源的明确分子证据。”Pêgas补充道。

目前,McNamara团队正在研究T.imperator 翼龙样品的详细化学特征,这可能会揭示羽毛中的有机化合物。

美国加州理工学院分子古生物学家Jasmina Wiemann说,如果目前的研究结果成立,可能会揭示形成早期羽毛的选择压力。“热调节一直是一个古老的假设……但可能还有更多。”


相关报道:翼龙羽毛颜色可能用于温度调节和视觉展示

(化石网报道)据经济日报(记者 佘惠敏):本周发布的一篇《自然》论文认为,一些翼龙的部分羽毛拥有多种色素,可用于温度调节和展示。这些发现解释了羽毛的早期演化历史。

此前,人们已经知道翼龙拥有毛茸茸的皮毛,由称为“密集纤维”(pycnofibre)的毛发状纤维组成,但这些结构是否真正的羽毛尚存争议。在这项研究中,爱尔兰科克大学的Maria McNamara、Aude Cincotta和同事分析了皇帝古神翼龙(Tupandactylus imperator)的部分头骨,这是巴西早白垩世的一种翼龙(约1.13亿年前)。在头冠上观察到了两种类型的羽毛:一种较小、无分支的单纤维丝,另一种则较大、有分支结构,更像是现代鸟类的羽毛。

由于软组织保存良好,研究团队能够检查生产色素的精细结构(黑色素体)。作者在其皮肤和羽毛中都识别出了不同类型的黑色素体,这一特征过去认为只存在于兽脚亚目恐龙和现存鸟类身上。这表明这些黑色素体使羽毛有色彩,正如今日鸟类一般。综合起来,这些发现提示:这些羽毛虽未必能用于飞行,但可作为某种视觉交流形式,而支持这种能力的遗传机制在三叠世中至晚期(约2.47-2.01亿年前)时早期分化的爬行动物中早已存在。
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