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貪吃才會贏：白堊紀鳥類“馬氏燕鳥”前齒骨研究取得新進展
发布时间：2025-11-02 18:41:03 来源：眉目傳情網 作者：生活
馬氏燕鳥捕食魚類複原圖
馬氏燕鳥頭骨前部照片，紅箭頭為前齒骨，藍箭頭是和前齒骨咬合的前上頜骨的缺齒部位
（神秘的地球uux.cn報道）據科普中國（製作：栗靜舒）：上世紀八十年代，美國堪薩斯大學的古鳥類學家拉裏·馬丁（Larry D. Martin）首次在白堊紀今鳥型類化石中觀察到了齒骨邊緣的一個小小骨茬。根據它所在的位置，馬丁將其命名為前齒骨。
今鳥型類是中生代最為進步的鳥類支係，現生鳥類就是從中演化而來。直至今日，除了在中生代今鳥型類（如燕鳥、義縣鳥、紅山鳥等）中發現了前齒骨，無論是在更原始的類群（比如始祖鳥，孔子鳥或者反鳥類），還是在現生鳥類裏，都再也追尋不到前齒骨的蹤影，因此可謂“空前絕後”。
這塊奇特的小骨頭就像是譜寫在演化史上神秘而孤立的一章。當前學術界對於這塊小骨頭的研究，也僅停留在簡要的描述階段，並不了解其來源以及功能。
而馬丁的學生——曾經在堪薩斯大學獲得博士學位、現如今為中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員的周忠和，卻從未停止對它的好奇和探究。11月18日，《美國科學院院刊》（PNAS）在線發表了周忠和、Alida Bailleul團隊的研究成果，有望揭開這塊神秘骨頭的麵紗。
神秘小骨頭的存在竟是為了獲取食物？
本次研究的材料——熱河生物群的馬氏燕鳥（Yanornis martini）化石，發現於中國遼寧省西部朝陽市的九佛堂組，種名“馬氏”就是為了紀念首次命名前齒骨的古生物學家馬丁。燕鳥的大小與白鴿接近，頭骨很長，嘴裏約有30顆牙齒。從燕鳥胃部殘留的魚類骨骸推測，魚類可能是燕鳥的主要食物來源。
此次，當研究者運用骨骼形態觀察、顯微CT以及nano-CT斷層掃描重建、古組織學切片、掃描電子顯微鏡分析等多種手段分析前齒骨時，他們在前齒骨以及齒骨之間發現了特殊的關節軟骨存在的痕跡。
關節軟骨的存在表明，前齒骨可能通過此關節與齒骨相連，並受下頜神經分支的控製。這個關節可以增加下頜的活動性，而這種增強的活動性顯然與鳥類的取食功能有關。顯然，可動的下頜使得鳥類在獵食的時候擁有了更高度的靈巧性，因此，這一隻馬氏燕鳥在捕食它生命中“最後的晚餐”——某條魚的時候，前齒骨無疑發揮了一定的作用。
前齒骨的“前身”
基於化石以及已有的現生鳥類的胚胎發育的研究數據，研究人員對前齒骨的來源也進行了探討。
首先，在現生鳥類齒骨骨骼形成的發育過程中，並沒有前齒骨發育的任何線索；其次，研究者推測前齒骨與麥氏軟骨（Meckel’s cartilage, 也稱第一鰓弓軟骨或下頜軟骨）的發育也無直接關係，而應該屬於籽骨（Sesamoid bone）一類的骨骼。
從解剖學上講，籽骨是嵌入肌腱內的骨骼。在人體內，籽骨通常可見於跨關節的肌腱處（如手、膝、足等部位），一般起到保護肌腱和提高其機械性的功能（例如存在於膝關節的髕骨）。而前齒骨就可能起到了相類似生物力學作用。一般情況下，籽骨都生長在頭後骨骼部分，但是也有特殊情況，比如北島垂耳鴉的頭骨內下頜關節部分，就長有三塊籽骨。而前齒骨，可能就是這種長在頭骨的特殊籽骨。
也就是說，前齒骨並非起源於頜骨中任何已有的骨骼，它的出現代表今鳥類演化的一個特有支係中的創新特征。但是鑒於前齒骨的化石很小，保存也更為罕見，這一推測仍有待進一步研究予以驗證。
特殊的“頭骨可動性”
除了關節軟骨，研究者還在前齒骨的組織切片裏，發現了角質喙存在的證據。
角質喙主要存在於現生鳥類，保護著齒骨和上頜骨的最前端。馬氏燕鳥的前齒骨很可能曾經被角質喙所包裹。不僅如此，前齒骨的存在和今鳥類嘴部最前端的缺齒性有一定的關聯，在上前頜骨末端與與前齒骨相互咬合的部分，牙齒顯然是缺失的，這部分可能和前齒骨一樣，也被角質喙所包裹，並能夠感知外界的受力激發的信號。
“頭骨可動性”是主要發生在頭骨內上頜和腦顱之間的運動，在現生鳥類中很普遍，許多鳥類在前頜骨、鼻骨、額骨關聯處可以發生一定程度的相對運動。這一特征可能是鳥類能夠演化至今的重要優勢之一，但是相關證據在白堊紀的古鳥類中卻很少出現。
本次研究證明，馬氏燕鳥上頜骨末端的角質喙、前齒骨、牙齒、齒骨，展現了一種極具特色、但是已經不複存在的、高度靈活的白堊紀古鳥類頭骨可動性（cranial kinesis）。這種特殊的“頭骨可動性”可能僅僅局限在滅絕的今鳥型類化石中，並且從早白堊世一直持續至晚白堊世。遺憾的是，在之後的演化過程中，這種方式逐漸消失，而這一特殊的“頭骨可動性”究竟是如何運作的，成為一道新的科學難題。
不過，本次研究已經顯示出將高精度顯微CT數據與古組織研究結合的學術潛力。也許在未來，類似的演化難題有望被研究者們逐一解答。
參考文獻：
1.Martin L (1987) The beginning of the modern avian radiation. Documents des Laboratoires de Géologie de Lyon 99:9-19.
2.Zhou Z & Martin LD (2011) Distribution of the predentary bone in Mesozoic ornithurine birds. Journal of Systematic Palaeontology 9(1):25-31.
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4.Bailleul AM, Hall BK, & Horner JR (2012) First Evidence of Dinosaurian Secondary Cartilage in the Post-Hatching Skull of Hypacrosaurus stebingeri (Dinosauria, Ornithischia). Plos One 7(4):e36112.
6.5. Bailleul AM, Li ZH, O’Connor JK, & Zhou ZH (2019) Origin of the avian predentary and evidence of a unique form of cranial kinesis in Cretaceous ornithuromorphs.PNAS.DOI: 10.1073/pnas.1911820116
7.維基百科
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（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：長在白堊紀今鳥型類下頜最前部的前齒骨，是鳥類演化史上出現過的最奇怪的骨骼之一，當前學術界對其的研究還停留在簡要的描述階段。11月18日，美國科學院院刊（PNAS）在線發表了中科院古脊椎所周忠和、Alida Bailleul團隊的最新研究成果，有望揭開這塊神秘骨骼的麵紗。
本項研究采用了一係列分析測試手段，包括骨骼形態觀察、顯微CT以及nano-CT斷層掃描重建、古組織學切片、掃描電子顯微鏡分析等，詳細研究了來自於熱河生物群馬氏燕鳥（Yanornis martini）的前齒骨和其可能關節的部分齒骨的前端。結果顯示，前齒骨以及齒骨之間可能通過關節軟骨相連，並受下頜神經分支的控製，該關節可以增加了下頜的活動性，而這種增強的活動性顯然與鳥類的取食功能有關，無疑在處理食物的時候具有高度的靈巧性。
研究者還發現，前齒骨的存在與鳥類最前端的缺齒性有一定關聯，前齒骨與上前頜骨末端可能都被骨質喙所包裹，並能夠感知外界的受力激發的信號。頜骨末端的角質喙、前齒骨、牙齒、齒骨，展現了一種極具特征、已經滅絕的高度靈活的頭骨可動性（cranial kinesis），但是這種方式可能僅僅局限在滅絕的今鳥型類化石中，從早白堊世一直持續至晚白堊世，之後逐漸消失。
此外，基於化石以及已有的現生鳥類的胚胎發育的研究數據，研究者推測前齒骨應該屬於籽骨（sesamoid bone）一類的骨骼，而並非起源於頜骨中任何已有的骨骼，代表了今鳥類演化的一個特有支係中的創新特征。但是鑒於前齒骨的化石很小，保存也更為罕見，所以這一推測仍然有待進一步研究予以驗證。
該項研究得到了國家自然科學基金委基礎科學中心項目“克拉通破壞與陸地生物演化”，中科院國際人才計劃（PIFI）項目以及中科院先導項目的資助。
原文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/11/12/1911820116
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