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鸟类是如何在灭绝恐龙的小行星上幸存下来的?

白垩纪有齿鸟类的化石照片(上)和数字大脑重建(下)鱼鸟 (图片来源:Torres等人;CC 4.0

大约6600万年前,当这颗灭绝恐龙的小行星与地球相撞时,它引发了一系列可怕的事件——冲击波、野火、酸雨、海啸、火山爆发和核冬天般的环境——导致大约80%的动物物种死亡。可是,令人难以理解的是,一些恐龙幸存下来:鸟类。

但是,为什么有些鸟类谱系能存活下来,而另一些却灭绝了呢?一项对保存完好的古代鸟类头骨的新研究表明,在大灾难中幸存下来的鸟类有更大的大脑,或称前脑——大脑的前部区域。

虽然具体情况并不清楚如何较大的前脑有助于鸟类生存,因为前脑负责许多过程,“这可能与行为可塑性有关。鸟大前脑可能修改自己的行为很快跟上环境变化的速度有多快,”研究负责人克里斯•托雷斯遗产的国家科学基金会博士后研究员大学俄亥俄大学整骨疗法的医学,在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志。雷竞技首页

相关:图片:恐龙脑组织化石

这项研究于7月30日在线发表在该杂志上科学的进步并在11月2日的脊椎动物古生物学会年度会议上进行了在线展示,今年的会议由于新冠肺炎疫情而虚拟流感大流行

鸟的大脑

鸟类骨骼非常脆弱,很少能完好地或三维地变成化石,这意味着科学家们几乎从来没有仔细观察过古代鸟类的脑壳,也就是大脑所在的头骨内部部分。但几年前,研究人员发现了一块保存完好、部分3D的化石鱼鸟,一种生活在白垩纪在堪萨斯州的一块岩石上发现了距今8700万至8200万年前的痕迹。

“它有一个几乎完整的头骨,这对这个特殊的物种(鱼鸟)以及鸟类化石,”托雷斯说。他是德克萨斯大学奥斯汀分校综合生物学系的博士生,从事这项研究。“这块新化石保存了构成头骨的大部分骨骼,为我们提供了对其中许多骨骼的首次完整观察。”

所以托雷斯和他的同事们使用了x射线计算机断层扫描(CT)扫描数字重建鱼鸟“面部骨骼和大脑结构。对大脑形状的分析表明,古代鸟类喜欢鱼鸟有一个“老式的”大脑;它的大脑更像恐龙的大脑,而不是活的鸟类的大脑。

恐龙时代鸟Archeopteryx鱼鸟它们的大脑形状更像古代恐龙而不是现在的鸟类。现存的鸟类有独特的大脑结构,包括一个大的大脑,这一特征可能帮助它们的祖先在大灭绝中幸存下来。 (图片来源:克里斯·托雷斯)

托雷斯说,现存的鸟类“相对于它们大脑的其余部分来说,前脑巨大”。与生活在白垩纪末期大灭绝之前的远古鸟类和恐龙相比,今天鸟类的前脑要大得多。考虑到鱼鸟托雷斯在电子邮件中写道:“我们可以推断,这些大大脑是在现存鸟类的祖先中进化而来的。”

也许这个巨大的前脑给了现存鸟类的祖先一个进化帮助他们在“全球灾难”中幸存下来的优势气候变化这就解释了为什么只有现存的鸟类幸存下来,而没有其他种类的恐龙幸存下来。”托雷斯说。

然而,鱼鸟他的大脑确实有一个令人惊讶的特征:wulst。这种结构以前只从大灭绝后生活的鸟类那里知道,被认为是在飞行中起作用的视觉和感觉处理中心。在一个中生代研究表明,远古鸟类的大脑比之前认为的要复杂得多。

对大脑结构的分析表明,鸟类的大脑并没有随着时间的推移而整齐地进化,而是作为一个复杂的大脑结构马赛克。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)脊椎动物古生物学助理教授、该校古生物博物馆(Museum of paleontology)助理馆长杰克·曾(Jack Tseng)说,“一切都变得更复杂或更好,这不是一个明显的线性过程。”他没有参与这项研究。“实际上是随着时间的推移,以不同的组合添加了一些零碎的东西。”

最初发表在Live Science上。雷竞技首页

劳拉Geggel

劳拉是生活科学的编辑。雷竞技首页她是《生活小秘密》的编辑,并报道了考古学和动物等普通科学。她的研究成果发表在《纽约时报》、《学术杂志》、《大众科学》和《光谱》等自闭症研究网站上。她在西雅图附近一家周报的报道获得了职业记者协会(Society of Professional Journalists)和华盛顿报纸出版商协会(Washington Newspaper Publishers Association)的多个奖项。劳拉拥有圣路易斯华盛顿大学的英语文学和心理学学士学位,纽约大学的科学写作高级证书。

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