香港大学研发的激光造影技术 揭示早期鸟喙的形态、功能和发展

孔子鸟的形态跟乌鸦近似,生活在一亿二千万年前的白垩纪。它是最早进化出鸟喙(鸟嘴)的其中一种鸟类(图一)。我们对早期鸟喙的进化一直不太了解。港大研究人员利用激光诱导荧光技术,揭示孔子鸟的喙和下颚与现代鸟类的差别。

香港大学研发的激光造影技术 揭示早期鸟喙的形态、功能和发展

激光诱导荧光技术是一种通过把激光照射到物体表面的激光成像技术。它常被应用于古生物学上,能让骨头和软组织化石在黑暗中发光。此技术可检视皮肤的细节和一些单靠肉眼看不清楚的化石软组织,尤其适合应用在早期鸟类和其他带羽毛恐龙上(见资料)。

港大博士生Case Vincent Miller和其导师、助理教授(研究)文嘉棋博士(地球及行星科学部古脊椎动物实验室),联同Foundation for Scientific Advancement(美国亚利桑那州)的Thomas G. Kaye和山东天宇自然博物馆(中国平邑)的人员共同进行是次研究。他们利用由文博士和Thomas G. Kaye共同研发的激光诱导荧光技术,揭示了孔子鸟具有像指甲般的「软喙」,一种名为「嘴鞘」的结构,覆盖了整个鸟喙。团队从这个孔子鸟的例子身上发现,其嘴鞘脱离了喙部的骨质部分(图二)。文博士表示:「以往的研究也曾经在古鸟类身上发现化石的嘴鞘,但却未有利用这些发现了解早期的鸟类。」

香港大学研发的激光造影技术 揭示早期鸟喙的形态、功能和发展

这个国际团队重建了喙部原来的形态(图三),并以它来巩固对其他孔子鸟喙部的认知。基于嘴鞘容易脱落的特质和经过对恐龙时期鸟类的下颚作出首个强度测试之后,团队提出早期鸟类的鸟嘴较适合进食较软的食物(图四)。最后,团队发现,虽然孔子鸟和其近亲的喙部外形与现代鸟类近似,但在结构上有着基本的差异。

香港大学研发的激光造影技术 揭示早期鸟喙的形态、功能和发展
香港大学研发的激光造影技术 揭示早期鸟喙的形态、功能和发展

提到未来的计划,Miller先生表示:「我们的研究引申出很多有趣的问题。我们对化石嘴鞘所知不多,因此期望利用激光诱导荧光技术去发掘更多资讯。我尤其想知道,究竟现代鸟类的喙部连接强度与下颚整体强度有没有关联,好让我们对古鸟类作出更深的解。这只是研究早期喙部的第一步,因此让我非常期待。」。

论文已在Communications Biology发表:https://www.nature.com/commsbio

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