从恐龙到鸟演化为何变慢？

生命演化史上有一些重要的节点事件，比如颌出现、鱼类登上陆地、爬行动物飞上蓝天等。过去，科学家理所当然地认为，当这类具有“演化革新”意味的特征或者形态功能在某一类群中刚刚出现时，该类群的演化速率会变快，多样性也会增加。原因是这些“革新”能够帮助生物快速进入新的生态位。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王敏一直从事早期鸟类演化研究，然而根据他所观察到的中生代鸟类化石标本，刚飞上蓝天的早期鸟类的多样性似乎并不高。于是，他对演化生物学的这个“常识”重新进行了求证，而结果也确实与先前的认知大相径庭。相关研究6月5日发表于《自然-生态与进化》。

恐龙到鸟是脊椎动物演化史上最为震撼的事件之一，这一过程涉及大量骨骼系统、肌肉系统和表皮衍生物等结构的变化。“其中最关键的变化，就是以肢骨长度为代表的体形改变。”王敏介绍说，比如，从整体趋势看，在演化谱系中和鸟类关系更近的兽脚类恐龙有着相对更长的前肢。

按照过去的猜想，早期鸟类的肢骨演化速率会比较快，整体多样性也应该比较高。可是，研究人员系统比较了鸟类、非鸟类副鸟类及非副鸟类兽脚类恐龙这3个类群的肢骨多样性，发现早期鸟类肢骨的整体多样性竟然是最低的，而非副鸟类兽脚类恐龙是最高的，这种差异主要反映在前肢上。

研究人员又对包括鸟类在内的中生代兽脚类恐龙肢骨的演化速率进行了计算，发现了相似规律。前后肢整体的演化速率在接近鸟类起源节点时变慢了，而这种趋势在前肢上表现最为明显。

如何解释早期鸟类在肢骨形态上多样性的贫瘠，以及演化速率的降低？王敏认为，这一现象主要受到鸟类前肢的“拖累”。“在早期鸟类演化中，飞行具有很强的自然选择作用。因此，原始鸟类的前肢只能够在适合空气动力学作用的框架下发生有限的变化。随着许多和飞行相关的进步特征的出现，鸟类前肢的变化才能突破‘瓶颈’，最终演化出现代鸟类所呈现的形态多样的前肢结构。”

“当生物在获得了某种重要特征、功能时，会对整个物种发展产生巨大的促进作用。但这项研究告诉我们，还需要精细区分，因为这种促进作用在不同演化时期所产生的影响不同。”王敏表示。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-023-02091-z

来源：中国科学报

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