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科研人员找到恐龙演化成鸟的重要分子学特征

新华社南京1月29日电(记者王珏玢)记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,由中美科研人员组成的团队在一项最新研究中发现,早期带羽毛的恐龙与现代鸟类相比,构成羽毛的结构蛋白不同。这一区别,是恐龙演化成鸟在分子生物学层面的重要特征,相关研究也为进一步探索羽毛的演化提供了新依据。该成果于29日发表在《美国科学院院报》(PNAS)上。

研究人员利用现代超微结构检测等多种方法发现,现代鸟类发育成熟的羽毛中,90%以上由β-角蛋白构成,由它形成的构架纤维直径只有3纳米左右,是支撑鸟类飞行的分子结构基础。而近鸟龙化石的飞羽虽然也有少量β-角蛋白,但主要由α-角蛋白构成。与β-角蛋白相比,α-角蛋白构架纤维直径通常有8至10纳米,它更粗、更软、活动性也较弱,这说明,近鸟龙虽然可能具备了一定飞行能力,但还不足以支撑与鸟类类似的飞行。

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运用分子生物学方法,科研人员还进一步探究了1.3亿年前始孔子鸟、1.25亿年前燕鸟等多种原始鸟类的羽毛结构。结果表明,越靠近现代的鸟类,羽毛中β-角蛋白含量越高。距今2000多万年前的鸟类飞羽化石,羽毛分子结构已经和现生鸟类完全相同。

要解开谜团,处于进化过渡类型的带羽毛恐龙也许是破题的关键。此次,科研团队就选择了迄今发现最早的带羽毛恐龙之一:距今约1.6亿年前的侏罗纪近鸟龙,与现代鸟类的代表鸡进行对比研究。

“我们的研究证实,羽毛的分子结构是逐步演化的。早期恐龙的羽毛与飞行无关,而只是为了取暖或者防御。不善飞行的恐龙演化成了会飞的鸟,这是一个复杂的过程,而羽毛结构蛋白的改变是其中非常关键的一步。”领导此项研究的南古所副研究员泮燕红说。

恐龙是最早出现在2.3亿年前的一类爬行动物。作为曾经的“地球霸主”,它统治全球陆地生态系统1.6亿年之久,直到6500万年前突然消失。生物学家已逐渐认可,鸟类是恐龙的“直系后裔”,但恐龙怎么变成了鸟、羽毛又怎样让动物有了飞行的能力,仍然是未解之谜。

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