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德国蒂宾根大学研究翼龙脑部演化研究揭示进化奥秘

由德国蒂宾根大学主导的国际研究团队,近期针对恐龙时代的飞行爬行动物(翼龙)的脑部演化展开深入研究。该团队重建了约2.15亿年前晚三叠世的古生态环境:一只属于恐龙近亲的恐爪龙静坐于岩石之上,仰望着从其头顶掠过的早期翼龙。

已知翼龙与鸟类分别独立演化出飞行能力。而一项最新研究进一步揭示,生活于2.15亿至6600万年前的翼龙,其脑部结构与现代鸟类亦无显著相似之处,反而更接近鸟类祖先及部分不具备飞行能力或仅能有限飞行的恐龙。此外,翼龙的相对脑容量与其体重相比明显偏小。这一发现对学界长期持有的“鸟类脑容量与飞行能力相关”假说提出了质疑。该项研究由蒂宾根大学地质科学系的马里奥·布隆扎蒂博士领衔的国际团队完成,成果已发表于权威学术期刊《当代生物学》。

脊椎动物中仅出现过三次独立的飞行演化:分别发生于蝙蝠、鸟类及已灭绝的翼龙。研究作者之一、美国俄亥俄大学的劳伦斯·维特默教授指出:“现代鸟类的脑结构清晰表明它们是由不能飞行的恐龙演化而来。然而翼龙的脑结构似乎是从更原始的形态独立演化而成。”翼龙是已知最早具备主动飞行能力的脊椎动物,出现于2.15亿年前,远早于最早的鸟类。布隆扎蒂博士补充道:“近年来才发现的翼龙近亲——拉格蜥类化石,为理解翼龙的体型演化提供了关键线索。这类小型、双足、可能树栖的动物,帮助我们探索与飞行能力发展相关的脑部解剖学变化。”

研究团队运用计算机断层扫描技术,系统分析了包括已灭绝陆地爬行动物(如翼龙与恐龙)及现存鳄类与鸟类在内的多种爬行动物头骨。通过三维重建颅内空腔、沟回与神经孔洞,他们精确复原了这些古生物脑部的形态、结构与大小。其中最完整的标本是发现于巴西南部、距今约2.33亿年的劳氏龙头骨化石。

研究显示,翼龙的近亲类群仍保有原始的爬行动物脑部结构,与最早期的恐龙脑型相似。然而翼龙已发展出更发达的视觉系统:其负责视觉处理的视叶不仅体积增大,更转向侧向排列,这一特征同样见于鸟类祖先。布隆扎蒂解释说:“这种适应性变化有助于翼龙在森林环境中精确导航,可能为其后续飞行能力的演化奠定基础。”总体而言,翼龙与鸟类祖先的脑部解剖结构存在明显相似性。纽约大学参与研究的胁野章信博士进一步指出:“对比分析显示,现代鸟类的脑部形态已与翼龙产生显著分化。”

研究表明,翼龙脑部结构的适应性演化在进化时间尺度上极为迅速。布隆扎蒂强调:“这一过程发生于恐龙谱系中飞行能力形成的至少5000万年前。”约翰斯·霍普金斯大学的马泰奥·法布里教授对此表示惊讶:“飞行是高能耗的运动方式,但翼龙较小的脑容量证明飞行并不必然依赖大型脑部。”翼龙脑部最显著的特征是小脑的扩增,该结构负责整合感觉信息,可能帮助它们在飞行中持续锁定目标。研究团队总结道:“与现代鸟类高度发达的大脑相比,翼龙相对简单的脑结构说明其认知能力有限,而鸟类脑容量的显著增长则与其复杂的社交行为、工具使用能力及更高层次的智能密切相关。”

巴西南部出土的化石为揭示恐龙与翼龙等重大动物类群的起源提供了宝贵窗口。研究作者之一、巴西圣玛丽亚联邦大学的罗德里戈·T·穆勒博士感叹:“每一件新化石都让我们更接近这些古生物早期亲戚的真实面貌——这在数年前仍是难以想象的突破。”蒂宾根大学校长卡拉·波尔曼教授总结道:“古生物学研究持续展现着生命演化的磅礴力量,我们的科研团队正通过跨学科合作,不断拓展对该领域的深度认知。”