不会飞的祖先显示了翼龙和鸟类大脑进化的不同路径
晚三叠纪地貌重建（约2.15亿年前）。一只与翼龙近亲的兔蜥栖息在岩石上，观察着飞翔的翼龙。图片来源：马修斯·费尔南德斯
（化石网cnfossil.com）据俄亥俄大学：飞行在动物界是一项罕见的技能。在脊椎动物中，它仅进化过三次：蝙蝠、鸟类和早已灭绝的翼龙。翼龙是先驱，早在2.2亿多年前飞上天空，远早于始祖鸟等早期近亲出现，约1.5亿年前。虽然科学家们有详细的化石记录，揭示了鸟类大脑如何进化出飞行能力，但翼龙的情况则不那么明确。直到现在。
在发表在《当代生物学》上的一项新研究中，一个国际团队揭示了翼龙如何进化出动力飞行所需的神经结构。
德国图宾根大学亚历山大·冯·洪堡研究员、该研究第一作者马里奥·布朗扎蒂表示：“突破性发现了一种古老的翼龙亲缘——一种名为Ixalerpeton的小型lagerpetid主龙，产自巴西2.33亿年前的三叠纪岩石。
俄亥俄大学遗产骨科医学院解剖学教授、合著者劳伦斯·维特默补充道：“我们掌握了大量关于早鸟的信息，知道它们的基本脑结构是从兽脚类恐龙祖先那里继承来的。”“但翼龙的大脑似乎凭空出现。现在，随着我们首次一睹早期翼龙亲缘，我们看到翼龙基本上是从零开始构建了自己的'飞行计算机'。”
研究人员如何绘制大脑进化图谱
为了拼凑这个进化故事，研究人员利用包括微型CT扫描在内的高分辨率3D成像技术，重建了三十多个物种的脑形。这些包括翼龙、其近亲如Ixalerpeton、早期恐龙和鸟类前身、现代鳄鱼和鸟类，以及涵盖所有这些动物的三叠纪主龙类。
“然后，利用对它们颅内流表的大小和三维形状进行统计分析，我们能够绘制出伴随飞行演化而发生的大脑解剖结构的逐步变化，”合著者、纽约理工学院骨科医学院解剖学副教授渡边明信说。
飞行是一种生理上要求极高的运动方式，长期以来人们认为需要重大的神经适应，包括大脑的增大，以协调动力飞行所需的复杂感官和运动信息。此前对翼龙脑结构的研究显示，它们确实与始祖鸟等鸟类前体在神经学上有相似之处，比如大脑区域如大脑和小脑的增大，这些区域与感觉运动整合有关，以及视觉中枢如视叶的增大。
翼龙的近亲Ixalerpeton表现出部分但非全部翼龙的神经特征。例如，正如布朗扎蒂所指出的，“兔蜥很可能是树上生活动物，它们的大脑已经表现出与视觉改善相关的特征，比如视叶增大，这种适应可能后来帮助了翼龙亲戚飞翔，但它们仍然缺乏翼龙的关键神经特征。”
像Ixalerpeton这样的兔蜥大脑形状介于更原始的主龙类和翼龙之间，但与早期恐龙的相似度更高。除了大脑中类似于翼龙、鸟类及其近亲兽脚类的视叶外，Ixalerpeton中几乎没有迹象表明翼龙未来会发展。
翼龙大脑的一个独特特征是大面积增大的小脑团，这是一种可能负责处理其膜质翅膀的感官信息，以保持飞行中眼睛对目标的关注。Ixalerpeton的絮状结构不像翼龙那样膨胀，而是类似于其他主龙类的较小球状体，包括早期鸟类及其近亲非鸟类兽脚类恐龙。
同样，新分析显示翼龙的大脑体积较小。
晚三叠纪（约2.15亿年前）翼龙（上）和兔蜥（下）的艺术重建。右侧的图像展示了通过计算机断层扫描（CT）获得的三维重建。图片来源：罗德里戈·穆勒，马里奥·布朗扎蒂，马修斯·费尔南德斯
翼龙与鸟类大脑的比较
约翰斯·霍普金斯大学医学院功能解剖学与进化助理教授、合著者马泰奥·法布里表示：“虽然翼龙和鸟类之间有一些相似之处，但它们的大脑实际上差异很大，尤其是在大小上。”“翼龙的大脑比鸟类小得多，这说明飞行可能不需要大脑。”
令人惊讶的是，翼龙的整体脑形最接近小型鸟类恐龙，如troodontid和dromaeosaurids，这些动物几乎没有动力飞行能力。然而，翼龙和鸟类仍然是飞行进化中完全独立的两个实验。鸟类继承了从非飞行恐龙祖先那里已经适应的大脑，而翼龙在长出翅膀的同时，也进化出了具备飞行能力的大脑。
作者指出，鸟类显著的大脑体积较晚，可能更晚出现，且更多与智力提升和复杂行为相关，而非飞行本身。研究的一个关键结论是，Witmer认为，“显然不需要大脑很大就能进入空气，而鸟类和翼龙后来的大脑扩张很可能更多是为了增强认知能力，而非飞行本身。”
另一个重要结论是，古生物学田野工作仍然是推动新突破的动力。
巴西联邦圣玛利亚大学的古生物学家、合著者罗德里戈·坦普·穆勒指出：“来自巴西南部的发现让我们对恐龙和翼龙等主要动物群的起源有了非凡的新见解。”“每发现一块新的化石和研究，我们对这些群体早期亲缘的了解都更加清晰，这在几年前几乎是难以想象的。”
更多信息：翼龙与非鸟类伞形动物在飞行进化中的神经解剖学趋同，《当前生物学》（2025年）。DOI：10.1016/j.cub.2025.10.086。www.cell.com/current-biology/f......0960-9822（25）01467-8
