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中国科学家首次发现3D翼龙胚胎

媒体:科学网  作者:崔雪芹
专业号:柘珉1 2017/12/4 10:52:14

12月1日,美国《科学》(Science)在线发表了中国与巴西两国科学家组成的国际合作团队对哈密翼龙蛋与胚胎发现的重要成果。他们发现并抢救性采集了一件超过200枚翼龙蛋、胚胎和骨骼化石三维一体保存的重要标本,其中16枚翼龙蛋含有三维立体的胚胎化石,这是全世界首次发现3D翼龙胚胎。

这是继2014年在哈密戈壁发现大量雌雄哈密翼龙和世界上首枚三维立体保存的翼龙蛋之后的又一次重要发现。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院大学汪筱林研究员带领的新疆哈密科考队,经过十余年连续的野外科考工作,在新疆哈密戈壁下白垩统地层中发现并抢救。

翼龙是地球上第一类飞向天空也是唯一绝灭的飞行脊椎动物,因其飞行的需要演化出纤细中空的骨骼,所以在全世界范围内翼龙化石都十分稀少,而翼龙蛋和胚胎化石更是罕见。除了在哈密翼龙动物群中之前报道的5枚翼龙蛋之外,全世界一共报道了6枚翼龙蛋化石,在3枚含有翼龙胚胎的标本中,2枚来自中国,1枚来自阿根廷。另外的3枚翼龙蛋都没有保存胚胎,其中2枚与一件悟空翼龙类的产蛋母体同时保存,产自中国的燕辽生物群,这些翼龙蛋都是以二维压扁形式保存的,仅阿根廷发现了一枚三维保存的翼龙蛋。尽管目前有关翼龙蛋化石的研究已经取得了一定的进展,但由于化石发现很少,而且大部分是二维保存的,很多生物学问题如胚胎发育和生殖策略等很难被解释。

2014年,《细胞》子刊《现代生物学》以封面文章报道了汪筱林团队在我国新疆哈密发现的三维立体保存的大量雌雄哈密翼龙个体及它们的5枚蛋化石,这也是世界上首次报道的三维立体保存的翼龙蛋,虽然这些翼龙蛋化石没有保存胚胎,但却让研究者对翼龙蛋的蛋壳结构有了清晰的认识。

哈密翼龙蛋蛋壳是由一层薄的钙质外层和厚的壳膜内层共同组成的双层结构,与现生一些爬行动物的如锦蛇的“软壳蛋”极为相似。哈密翼龙这一新的翼龙类群及其蛋化石的发现和研究,在翼龙的性双型、个体发育、翼龙蛋及其蛋壳显微结构、生殖和生态习性等方面都取得了一些重要进展。这一发现被认为是“翼龙研究200年来最令人激动的发现之一”,英国古生物学家还以“先有翼龙还是先有翼龙蛋”为题撰写了评论文章。

据悉,中国科学院“率先行动”计划对基础研究持续支持及积极参与国家“一带一路”倡议的重要成果之一。自2005年以来,汪筱林研究员、周忠和研究员,蒋顺兴博士、程心博士和王强博士等研究人员以及李岩和向龙等技术人员,与哈密地方政府相关部门和哈密博物馆马迎霞等合作,已经在新疆哈密戈壁持续了十多年的野外考察和化石保护等工作。

本项目得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项(B类)、中国科学院百人计划、中国科学院野外发掘经费和重点部署项目等支持。中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验提供了CT扫描和骨组织切片的设备和技术支持。

 

图1 哈密翼龙及蛋化石产出剖面

1风暴岩;2中粒砂岩;3细粒砂岩;4交错层理;5平行层理;6冲刷面;7含翼龙化石层;8含翼龙蛋化石层。a-f为含化石层。黑色箭头指示剖面上出炉的化石,红色箭头指示与化石共同保存的红色泥质颗粒。比例尺100 mm。

 

图2 砂岩中保存的两百多个翼龙蛋(IVPP V 18941-18943)。

红色的箭头表示有胚胎的翼龙蛋;绿色箭头表示CT扫描的三个翼龙蛋的位置;橙色箭头表示没有胚胎的翼龙蛋。图中比例尺为100毫米。

图3 12号胚胎

A&B 12号胚胎的照片及线条图,唯一保存有头部骨骼的哈密翼龙胚胎,比例尺10 mm;C 下颌背面放大图,比例尺5 mm;D 下颌前端侧面图(背面在上),比例尺1 mm。

图4 13号胚胎

A 13号胚胎照片,方框显示胚胎所处位置,比例尺10 mm;B 13号胚胎CT扫描后三维重建模型,比例尺10 mm;C 未完全发育的肱骨,比例尺2 mm;D 几乎完全发育的股骨,比例尺2 mm。

 

图5 11号胚胎

A&B 11号胚胎的照片及线条图,比例尺10 mm;C 肩胛骨,没有发育附着大圆肌的肩胛骨突,这一肌肉与飞行时抬起翅膀相关,比例尺5 mm。

 

图6 哈密翼龙生态复原图(赵闯绘)

图7 哈密翼龙骨组织学切片

A 胚胎中的尺骨,比例尺;B幼年个体的尺骨,长约130 mm;C 亚成年个体的尺骨,长约140 m;D接近成年个体的尺骨,长约190 mm。比例尺都为200 μm。

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