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化石为鸟类羽毛分子演化提供直接证据,化石为

发布时间:2019-07-30 21:41编辑:美高梅4858官方网站浏览(161)

    化石为鸟类羽毛分子演化提供直接证据

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    1月28日,由中国科学院南京地质古生物研究所副研究员泮燕红等完成的题为《羽毛分子演化的化石直接证据》的研究成果,在线刊登在《美国科学院院报》上,为探讨早期羽毛的演化提供了分子生物学证据。中科院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士、临沂大学郑晓廷教授、美国北卡罗来纳州立大学Mary Schweitzer教授等参加这项研究。

    大量带羽毛恐龙化石的发现和解剖学的系统研究证明,羽毛的出现早于飞行功能的起源。中国科学院南京地质古生物研究所供图

    该研究显示,以近鸟龙为代表的带毛恐龙虽然可能具备了一定的飞行能力,但其羽毛的分子构成还不足以支撑与鸟类类似的飞行。

    1月28日,由中科院南京地质古生物研究所副研究员泮燕红等完成的题为《羽毛分子演化的化石直接证据》的研究成果,在线刊登在美国《国家科学院院刊》上,为探讨早期羽毛的演化提供了分子生物学证据。中科院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士、山东临沂大学教授郑晓廷、美国北卡罗来纳州立大学教授Mary Schweitzer等参与了这项研究。

    现代鸟类的飞羽主要由β-角蛋白构成,这一结构蛋白赋予其特殊的生物力学属性(如柔韧性、弹性和强度),从而能够适应飞行的需要。鸟类祖先的羽毛是否也具有同样的蛋白组成和结构呢?对这一问题的解答不仅可以揭示早期羽毛分子演化的过程,而且还能为研究带羽毛恐龙的飞行能力提供新的线索。

    该研究显示,以近鸟龙为代表的带毛恐龙虽然可能具备了一定的飞行能力,但其羽毛的分子构成还不足以支撑起与鸟类类似的飞行。

    研究人员利用多种现代超微结构检测技术、原位元素分析和免疫学的方法,对产自我国侏罗纪地层(距今约1.6亿年前)的近鸟龙的羽毛化石开展了深入的研究和对比。研究结果显示,近鸟龙的飞羽主要由α-角蛋白构成,但同时还具有少量的β-角蛋白,不同于现代鸟类的羽毛构成。然而,我国中生代发现的鸟类如始孔子鸟、燕鸟以及一件新生代鸟类化石的羽毛,则主要由β-角蛋白构成,这一点已经与现代鸟类一致。

    现代鸟类的飞羽主要由β-角蛋白构成,这一结构蛋白赋予其特殊的生物力学属性(如柔韧性、弹性和强度),从而能适应飞行的需要。鸟类祖先的羽毛是否也具有同样的蛋白组成和结构呢?对这一问题的解答不仅可以揭示早期羽毛分子演化的过程,而且能为研究带羽毛恐龙的飞行能力提供新的线索。

    这些结果表明,近鸟龙的羽毛在蛋白分子的构成上,代表了早期羽毛从不适于飞行向现生鸟类羽毛演化的过渡类型。

    研究人员利用多种现代超微结构检测技术、原位元素分析和免疫学的方法,对产自我国侏罗纪地层的近鸟龙的羽毛化石开展了深入的研究和对比。研究结果显示,近鸟龙的飞羽主要由α-角蛋白构成,但同时还具有少量的β-角蛋白,不同于现代鸟类的羽毛构成。然而,我国中生代发现的鸟类如始孔子鸟、燕鸟以及一件新生代鸟类化石的羽毛,则主要由β-角蛋白构成,这一特点已与现代鸟类一致。

    该项研究也进一步彰显了整合形态学、发育学和分子生物学多学科数据和研究对探讨重大生物演化事件的重要性。一般认为构成生物体的有机大分子随着降解过程的发生,原本稳定的化学键被破坏从而不复存在。但随着近年来各种分析技术的发展,越来越多的大分子化石被发现。角蛋白比多数其他蛋白具有更好的埋藏潜力,主要是由于其特殊的分子结构。

    这些结果表明,近鸟龙的羽毛在蛋白分子的构成上,代表了早期羽毛从不适于飞行向现生鸟类羽毛演化的过渡。

    该研究团队前期的研究曾证实特异保存的鸟类羽毛化石中确实残留有β-角蛋白,从而支持了化石鸟类和恐龙羽毛色素体的存在,因此本项研究成果也代表了相关研究的最新进展。

    该项研究也进一步证明了整合形态学、发育学和分子生物学多学科数据和研究对探讨重大生物演化事件的重要性。一般认为构成生物体的有机大分子随着降解过程的发生,原本稳定的化学键被破坏从而不复存在。但随着近年来各种分析技术的发展,越来越多的大分子化石被发现。角蛋白比多数其他蛋白具有更好的埋藏潜力,主要是由于其特殊的分子结构。

    相关论文链接:www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1815703116

    该研究团队前期的研究曾证实特异保存的鸟类羽毛化石中确实残留有β-角蛋白,从而支持了化石鸟类和恐龙羽毛色素体的存在,因此该研究成果也代表了相关研究的最新进展。

    (原载于《中国科学报》 2019-01-31 第1版 要闻)

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