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羽毛分子演化的化石直接证据:侏罗纪近鸟龙不会飞

2019/1/31 16:21:00 移动版

羽毛分子演化的化石直接证据:侏罗纪近鸟龙不会飞


羽毛分子演化的化石直接证据:侏罗纪近鸟龙不会飞


羽毛分子演化的化石直接证据:侏罗纪近鸟龙不会飞


羽毛分子演化的化石直接证据:侏罗纪近鸟龙不会飞


(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学报(沈春蕾):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。


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。


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。


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)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。


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。


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。


相关论文信息:www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1815703116


相关报道:侏罗纪近鸟龙不会飞 早期羽毛分子演化予以证实


(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报南京1月29日电(张晔):侏罗纪近鸟龙是迄今发现的最早的带羽毛的恐龙之一,但它究竟能不能飞行,一直存在争议。1月29日,《美国科学院院报》在线刊发中国科学院南京地质古生物研究所泮燕红博士等完成的一项成果,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。


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?


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,我国发现的中生代鸟类如始孔子鸟、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。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。


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。


相关报道:科研人员找到恐龙演化成鸟的重要分子学特征


(神秘的地球uux.cn报道)据新华社南京1月29日电(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。


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。


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。


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。


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。


“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。


相关报道:中国科学家发现侏罗纪时期带羽毛恐龙“飞行”新证据


(神秘的地球uux.cn报道)据中新网南京1月29日电(杨颜慈):侏罗纪近鸟龙是迄今发现最早的带羽毛恐龙之一,但对其飞行能力却一直存在争议。中国科学院南京地质古生物研究所29日发布最新研究成果:以近鸟龙为代表的带毛恐龙可能具备一定的飞行能力,但其羽毛的分子构成,还不足以支撑与现生鸟类相似的“完美飞行”。


当天,由南古所泮燕红博士等完成的题为“羽毛分子演化的化石直接证据”一文,在线刊登在《美国科学院院报》(PNAS)上,为探讨早期羽毛的演化提供了分子生物学证据。


“曾经的观点认为,羽毛的出现就是为了飞行。但事实上,演化初期的羽毛很可能并不适用于飞行。”泮燕红称,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。


“那么,鸟类祖先的羽毛是否也具有同样的蛋白组成和结构呢?”泮燕红认为,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。


为此,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,对产自中国侏罗纪地层(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。


泮燕红称,中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。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,也是逐步实现“完美飞行”的演化过程。


此外,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MarySchweitzer教授及其团队成员共同参加了本项研究。相关研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金委等的支持。


相关报道:中科院博士研究发现新证据,你知道吗?侏罗纪带羽毛恐龙不会飞


(神秘的地球uux.cn报道)据新华报业网交汇点讯(张宣):侏罗纪近鸟龙是迄今发现的最早的带羽毛恐龙之一,但由于缺乏直接化石证据,对其飞行能力一直存疑。


1月28日,由中国科学院南京地质古生物研究所泮燕红博士等完成的题为“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》(PNAS)上,为探讨早期羽毛的演化提供了分子生物学证据。


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。


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?


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。鉴于β-角蛋白形成的构架纤维直径通常只有3纳米左右,而α-角蛋白构架纤维直径通常可达8-10纳米,他们采用高分辨率的扫描电镜和透射电镜分析,对多种化石羽毛的微细结构进行了观察和对比。此外,他们还进一步通过化学元素和免疫学分析(包括免疫荧光和免疫电镜)进行原位检测。


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。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。


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。泮燕红表示,此项研究最大的意义就是可以证明最早的羽毛不适于强有力的飞行,更大的可能则是提供取暖和保护的功能。


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。


中科院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士参加了本项研究。相关研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委等的支持。


相关报道:侏罗纪近鸟龙不会飞,早期羽毛分子演化得以证实


(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报南京1月29日电(张晔):侏罗纪近鸟龙是迄今发现的最早的带羽毛的恐龙之一,但是,它究竟能不能飞行,一直存在争议。1月29日,《美国科学院院报》在线刊发中国科学院南京地质古生物研究所泮燕红博士等完成的一项成果,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。


侏罗纪近鸟龙是迄今发现的最早的带羽毛的恐龙之一,过去对其功能形态学的分析指示其具有一定的飞行能力,但是由于缺乏直接的化石证据,因此对其飞行能力的推测一直存在争议。


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。


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。鉴于β-角蛋白形成的构架纤维直径通常只有3纳米左右,而α-角蛋白构架纤维直径通常可达8-10纳米,他们采用高分辨率的扫描电镜和透射电镜分析,对多种化石羽毛的微细结构进行了观察和对比。此外,他们还进一步通过化学元素和免疫学分析(包括免疫荧光和免疫电镜)进行原位检测,用以区分不同类型的角蛋白。


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。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。


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。


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。


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教授等参加了本项研究。相关研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委等的支持。

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