似尾羽龙幼年个体化石

似尾羽龙复原图

羽毛演化示意图

　　人民网科技月29日电 中科院网站消息 4月29日出版的英国《自然》杂志，刊登了中科院古脊椎动物与古人类研究所徐星、山东天宇自然博物馆郑晓廷和地科院地质研究所尤海鲁有关羽毛起源和早期演化的重要成果。该研究在世界上首次揭示了早期羽毛的发育现象，提出完全依据现代羽毛发育资料建立的羽毛演化模型需要修订。

　　据悉，此研究成果基于对发现于我国辽西恐龙化石上保存的多种羽毛形态的分析。羽毛的起源和演化是进化生物学研究的一个难点问题。近年来在我国中生代中晚期形成的地层中发现的带羽毛恐龙化石为研究羽毛的起源和早期演化研究提供了大量信息，相关研究在世界上产生了广泛关注。然而，有关早期羽毛发育的信息却非常匮乏，迄今为止没有发表任何重要成果。地处山东平邑县的山东天宇自然博物馆收藏了世界上数量最多的带羽毛恐龙化石标本。这一研究的领导者之一，该馆馆长郑晓廷介绍说，保存于天宇自然博物馆的大量化石标本显示了早期羽毛的形态变异度是非常大的，这些多变的羽毛形态为我们理解羽毛起源和早期演化提供了重要的信息。

　　徐星和郑晓廷等人观察和分析了保存于不同种类的恐龙和早期鸟类化石标本上的羽毛形态，他们发现过去依据现代羽毛发育资料建立的羽毛演化模型不能完全解释发现于恐龙和早期鸟类化石上的复杂多样的羽毛形态，其中一些羽毛形态和现代羽毛存在明显差别。

　　研究者重点研究了收藏于山东天宇自然博物馆的3件恐龙化石标本和1件收藏于古脊椎所的恐龙标本，他们发现了一些非常有趣的现象。在两件被鉴定为似尾羽龙的标本上，保存了非常精美的羽毛印痕。这两件标本代表同一物种的两个不同个体发育阶段：小个体标本代表幼年阶段的早期；大个体标本代表幼年阶段的晚期。尽管都属于似尾羽龙，这两件标本上的羽毛却明显不同：小个体标本上的飞羽和尾羽都属于一种近端带状正羽，只有初级飞羽，尾羽明显大于飞羽；大个体标本上的飞羽和尾羽都呈现典型的正羽形态，飞羽除了初级飞羽，还有次级飞羽，尾羽和飞羽大小差别也不明显。这些差异有些见于现代鸟类羽毛发育过程中，但另外一些则是独特的，显示似尾羽龙的羽毛个体发育过程与现代鸟类羽毛有所不同。因为主流的羽毛演化模型假设早期羽毛和现代羽毛的发育机制和过程是完全一致的，所以似尾羽龙的这一现象的发现对于研究羽毛的起源和早期演化具有非常重要的意义。

　　从现代羽毛的发育来看，Bmp，Noggin 和Shh基因的协同作用在羽毛的羽轴和羽枝形成过程中起着关键作用，调节控制羽枝形成和羽枝间细胞死亡的基因表达能够形成不同的羽毛形态。比如，抑制Shh基因的表达能够抑制羽枝的形成，在羽轴两侧会形成膜状羽片。徐星等人推测，近端带状正羽的形成可能也是由Shh基因低浓度表达或者控制羽枝形成和羽枝间细胞死亡基因的不完全表达导致的。这种控制羽枝形成和羽枝间细胞死亡基因的有限表达方式可能广泛存在于原始羽毛当中。徐星等在2009年发表于《美国科学院院刊》的一篇论文中，报道了一种加长的宽丝状羽，推测这种羽毛可能没有经历羽枝嵴的分化阶段，直接由中空的丝状结构发育而成，可能代表一种不同于现代羽毛的发育模式。在发表于《自然》的这篇论文中，他们指出这种加长的宽丝状羽在许多相对原始的恐龙当中都有发现，确实代表一种原始羽毛形态，这种形态很可能和近端带状正羽具有较为相似的基因表达模式。

　　一般而言，控制生物结构的发育机制是非常保守的，因此，对某些重要结构的演化复原常常依据现生生物的发育规律。徐星等有关早期羽毛发育过程的研究却显示了羽毛在演化早期阶段发育更具灵活性，发育机制更具多样性，因此，对于早期羽毛的演化理解不能完全依赖现代羽毛资料。研究者提出，羽毛在早期演化阶段产生的一些形态没有延续到现代鸟类，这些形态和控制这些形态形成的发育机制都在羽毛演化过程中消失了。

　　该研究成果是这一研究小组针对收藏于山东天宇自然博物馆中大量极其重要的带羽毛恐龙化石标本的系列成果之一。研究者表示将会继续这一方向的研究，结合古生物学和现代发育学资料，进一步推动羽毛起源和早期演化这一重要方向的研究。