科學家成功“重建”早期鳥類大腦
參考消息網10月2日報道 據美國《科學》周刊網站9月27日報道,科學家成功“重建”了早期鳥類大腦。
“鳥腦”(意為笨蛋)這種侮辱性的說法可以見鬼去了。我們會飛的朋友的大腦中充斥著神經元,最近的研究還顯示,鳥類能夠開發出復雜的工具,甚至可以分辨出莫奈和畢加索的畫作。但是,從進化的角度看,鳥類的這種智慧是后來發展起來的,還是可以追溯到幾千萬年前呢?
在巴西出土的一塊保存完好的化石或許能提供一些答案。這塊有8000萬年歷史的鳥類頭骨包含了先進的大腦結構印象,這表明早期鳥類像現代鳥類一樣聰明。
這個保存完好的腦殼來自現已滅絕的一種鳥類,它“很不尋常……是一大進展”。未參與該研究的菲爾德自然歷史博物館的進化生物學家馬泰奧·法布里說:“這是我們第一次非常好地掌握有關(這一群體)大腦的信息。”
報道稱,鳥類在大約1.65億年前至1.5億年前開始由恐龍進化而來。最早的一些——其祖先是像迅猛龍這樣的肉食代表——是著名的有羽毛的始祖鳥。隨著時間的推移,鳥類分化成了一個稱為反鳥的群體和后來成為現代鳥類的近親群體。
反鳥的體型從蜂鳥到火雞的大小不等,它們在始于1.3億年前的中生代開始飛向天空。這種生物后來分布到地球各處,在6600萬年前與恐龍一同滅絕于一場小行星撞擊。這份研究報告的作者之一、劍橋大學古生物學家丹尼爾·菲爾德說,處在始祖鳥和當今鳥類之間的位置使它們“在恐龍-鳥類系譜上占據了神奇的位置”。
為了重建古代鳥類的大腦,研究人員需要保留了大腦所處的空心空間的化石:腦殼。但此前還沒有找到過保存了這一空間的反鳥骨骼——直到這次的新發現。
2004年,研究報告的另一位作者、巴西馬里利亞古生物博物館的古生物學家威廉·納瓦在巴西東南部普魯登特總統城附近挖掘出了一塊有8000萬年歷史的罕見化石。研究人員從這個城市的骨層中挖出了一個1厘米寬的顱骨的一部分,這塊骨頭和其他骨頭一起嵌在一塊厚厚的巖石中。他們鑿出了一塊包含腦殼的較小的碎片,并將其形狀與其他已知古代鳥類的腦殼形狀進行了比較,結果得出結論認為它是反鳥。
當菲爾德和同校古生物學家吉勒莫·納瓦隆第一次見到這個化石的時候,納瓦隆說:“我們簡直要哭了。這是夢想成真了。”
在實驗室中,研究人員用顯微CT掃描儀對仍嵌在巖石中的腦殼進行了成像,這個機器能對化石進行斷層X光掃描。軟件隨后在計算機上虛擬重建了顱骨,這樣科學家就可以看到腦殼的內部,并對腦殼內的器官進行建模。
研究報告的作者、洛杉磯縣自然歷史博物館的古生物學家路易斯·恰佩說,從外表看,這個部分顱骨看起來很原始,“就像一個小小的恐龍”。但重建后的大腦令研究人員感到吃驚。
它是彎曲的:不是平躺在一個平面上,而是像一個字母C那樣旋轉和彎曲,腦干向下指著。頭骨后部連接頭部和大腦與頸和脊髓的大孔指向下方,就像現代的蜂鳥和鷹,而不是像古代始祖鳥和親緣關系較近的恐龍那樣,從腦后垂直伸出。
與其親戚恐龍相比,彎曲可以讓反鳥將更多腦容量塞入其微小的顱骨中。研究小組今天發表在英國《皇家學會生物學分會學報》上的報告稱,反鳥還擁有一個巨大且扭曲的內耳結構,這有助于保持平衡。對活禽進行的一些研究表明,這種內耳構造能促進飛行技能,但恰佩又說,尚不清楚形狀和功能之間的直接聯系。這塊化石現在收藏在馬里利亞古生物博物館。
法布里說,這一發現顯示,這種曲折的大腦和大的內耳比原先認為的進化時間更早。但這還不是故事的結尾。一些現代鳥類反而缺乏這些特征,因此還有一個問題,即這種新發現的大腦特征是很久以前進化出一次,后來又在某些群體中消失了,還是進化了兩次:一次在反鳥中,一次在一些現代鳥類中。
法布里說,最好的辦法是發現更多的三維腦殼。研究團隊說,他們正在開展這項任務。納瓦隆說:“我們(在普魯登特總統城的發掘現場)發現了更多驚人的顱骨遺骸。這只是開胃菜。”
(責任編輯:歐云海)