古生物学家发现首个带有鸟蛋的鸟类化石

古生物学家发现首个带有鸟蛋的鸟类化石
一群Avimaia schweitzerae在湖边筑巢,地点位于今天的中国西北部。不知为何,一只雌性死在了水中,最终成为迄今为止发现的第一只带有鸟蛋的鸟类化石。
绘制:MICHAEL ROTHMAN
 
撰文:MICHAEL GRESHKO
 
  约1.15亿年前,在今天的中国西北部,一只雌鸟即将成为母亲。然而,不知何故,在这片古老的湖岸,它的命运急转直下:妊娠并发症杀死了它体内的鸟蛋,甚至可能带走了它的生命。
 
  这位被埋葬的鸟妈妈如今成了古生物学的里程碑:它被命名为新物种Avimaia schweitzerae,也是迄今为止发现的第一只带有鸟蛋的鸟类化石。
 
  研究的首席作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)的博士后研究生Alida Bailleul说:“无心插柳柳成荫,我们竟然发现了第一个带有鸟蛋的鸟类化石。对于我来说,这是最有意思的事情。”
 
  相关论文发表于上周的《自然通讯》,这枚鸟蛋或将揭示古代鸟类的繁殖障碍。如果色素也被保留下来的话,这份化石还会告诉我们古代鸟类如何筑巢。之前的研究发现,筑巢行为会影响恐龙蛋的颜色和斑点,比如这一物种是埋蛋还是孵蛋。这一原理也适用于唯一幸存至今的恐龙:鸟类。
 
  最近几个月,不少鸟类化石相继出土。2019年1月,古生物学家Jingmai O'Connor带领的团队发现了被保存在琥珀中的9900万年前的鸟类足迹。O'Connor是Bailleul的导师,也是此次论文的合著者。近3个月前,古生物学家Julia Clarke带领的团队声称,发现了保存完好的鸟类化石,羽毛上的图案依然清晰可见。
 
  去年12月,O'Connor也发现了一份古代鸟类的化石,其中可能有髓质骨。这种特别的骨头只在繁殖活跃的雌鸟身上才有。Avimaia也被认为保留了髓质骨。如果是这样的话,这将是我们首次发现的既有髓质骨又有鸟蛋的化石。它为髓质骨和鸟类繁殖之间的联系,提供了一个独特的案例。
 
古生物学家发现首个带有鸟蛋的鸟类化石
这是Avimaia schweitzerae的化石,鸟蛋靠近身体中央,呈现出棕色皮革状。
摄影:BARBARA MARRS
 
  这一研究可以追溯到十多年前:2005年,古生物学家Mary Schweitzer曾发表过一篇具有开创性的论文,称在雷克斯霸王龙身上找到了髓质骨的痕迹。为了纪念Schweitzer对考古学的贡献,Bailleul用她的名字命名了新化石。
 
  “这实在是太棒了!我非常惊讶,而且倍感荣幸,”Schweitzer说道。
 
神秘蛋壳
 
  十多年后,Avimaia才走到了公众面前。21世纪初,IVPP的古生物学家在中国西北部的下沟组挖掘出了许多化石,其中有已灭绝的一种反鸟的化石,数量众多。当时包括O'Connor在内的研究人员注意到,有一块化石带有奇怪的膜状结构。但研究团队继续挖掘工作,把化石锁进了储藏室。
 
  2018年,Bailleul来到IVPP寻找首个研究项目。鉴于她的专长是保存软组织,她和O'Connor一起梳理了研究所里尚未被研究的标本。
 
  “当时我们正在仔细检查盒子,(O'Connor)说,看哪,我记得这块化石!”Bailleul回忆道。接着,她和同事张蜀康开始对化石进行取样。令研究小组高兴的是,他们发现化石中神秘的“软组织”实际上是蛋壳。
 
  “我激动得几乎一夜没睡……天哪,这是一个蛋,”Bailleul说。
 
  蛋的某些部分多达6层,这可能是鸟妈妈的死因。在今天的鸟类身上,创伤会导致雌性推迟下蛋,并将其包裹在更多的蛋壳层中。这种“挟蛋症”不仅会导致发育中的胚胎窒息(研究人员在这份化石中没有发现),且在极端情况下,它还会杀死母亲。
 
小化石,大秘密
 
  Avimaia骨头的横截面展现了鸟类起初是如何形成蛋的。
 
  为了帮助构建蛋壳,现代繁殖活跃的鸟类在骨骼中加入了含钙储层:髓质骨。除了雷克斯霸王龙,之前的研究发现翼龙化石中也有类似髓质骨的东西。但想要成功辨别出化石中的髓质骨很困难,因为这是一种暂时的结构,骨骼疾病也会带来相似的组织。这又反过来增加了难度:看上去像古老的髓质骨的东西是否与繁殖有关。
 
  Bailleul的团队在Avimaia身上发现,髓样骨层恰好位于科学家所期望的位置,而且骨头表面看起来没有病变。最重要的是,因为有蛋,我们可以确定鸟的繁殖状态。
 
  Schweitzer表示,Bailleul的研究很有说服力:“在这一点上,还能有什么解释呢?我希望看到化学反应完成,也许最终他们会实现那一步……但很多证据指向它是髓质骨。”
 
  耶鲁大学的博士生、考古学家Jasmina Wiemann补充说,Avimaia的蛋将揭开更多分子秘密。比如,根据它们的排列情况,Bailleul团队在样本中发现的微小结晶可以让蛋壳有光泽,就像今天的䳍鸟鸟蛋一样。
 
  除此之外,化学研究也能发现其他方面结果。在之前的工作中,Wiemann重建了恐龙蛋的颜色和斑点,这些可能与筑巢策略有关。如果Avimaia的鸟蛋保存了色素,那么我们或许就能推断出鸟类如何筑巢,甚至如何抚养后代。
 
  Wiemann在邮件中说:“这块化石意义重大,潜藏着未来古生物学研究的宝藏。我很乐意去分析蛋壳中的色素含量。”
 
(译者:Sky4)
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