选择地区: 纽约 加州 康州 华盛顿 弗吉尼亚 宾州 新泽西 马萨诸塞 马里兰 佛罗里达 更多
阿拉巴马 阿拉斯加 阿利桑那 阿肯色 科罗拉多 怀俄明 威斯康辛 西弗吉尼亚 佛蒙特 犹他 得克萨斯 田纳西 南达科他 南卡罗来纳 罗得岛 俄勒冈 俄克拉荷马 俄亥俄 北达科他 北卡罗来纳 新墨西哥 新罕布什尔 内华达 内布拉斯加 蒙大拿 密苏里 密西西比 明尼苏达 密歇根 缅因 路易斯安那 肯塔基 堪萨斯 爱荷华 印第安纳 伊利诺斯 爱达荷 夏威夷 乔治亚 德拉瓦 哥伦比亚特区 (首都: 华盛顿DC) 关岛 北马里亚那群岛 (首府: 塞班岛) 波多黎各自由邦 美属维吾尔京群岛
科技奇观: 琥珀中的“史上最小恐龙”
[ 编辑:usahrsh | 时间:2020-03-20 18:21:10 ]


  近年来,随着科技出版数量激增,出版节奏加快,仅靠论文发表前的少数同行进行审稿,已无法完全保证论文的质量及可靠性。因此,论文出版后的同行评议、可重复性检验和相关学术交流正变得越来越重要。高质量的研究应当经得起时间的检验。

  今天,我们收到了来自几位古生物学研究者的署名文章,质疑中国古生物研究者邢立达及其合作者3月12日在Nature杂志上以封面文章形式报道的“世界最小恐龙”,认为其并不属于恐龙或鸟,而很可能是一件蜥蜴的头骨。如果他们的质疑成立,这篇论文将是古生物学史上最大的乌龙事件之一。

  我们希望,这样一次学术性的质疑、讨论能促进学界的深入研究;我们也希望,大家能借此机会,深入地思考该如何把关科技论文的质量,如何评价科研成果的质量。

  撰文|王   维(中国科学院地质与地球物理研究所)

  李志恒(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

  胡   晗(澳大利亚新英格兰大学)

  王   敏(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

  易鸿宇(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

  卢   静(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

  北京时间2020年3月12日,《自然》(Nature)杂志以封面文章形式刊登了缅甸琥珀中的一项新发现:一件不到2厘米的头骨[1]。文章作者邢立达等人将头骨鉴定为鸟类,而且是一个全新的物种,他们将这个新物种命名为“眼齿鸟”(Oculudentavis)。因为鸟类是由恐龙的一个支系演化而来,所以广义的恐龙包括鸟类。可见,眼齿鸟不仅是“世界上最小的鸟类”,也是“史上最小的恐龙”。论文揭示了恐龙中前所未有的极端“小型化”现象,以及“过去未知的身体蓝图”和“未知的生态(类型)”,可以说是一项很有趣的发现。

 图1。 眼齿鸟生态复原图图1。 眼齿鸟生态复原图

  文章给人的第一印象是:这件头骨标本保存得很好,并且X光扫描和重建也比较清晰,对于缅甸琥珀来说很难得。然而,读完全文之后,我们却产生了一连串的疑问。论文作者们对标本解剖特征的解释,能得出文章中的鉴定结论吗?这个头骨真的属于鸟或者广义的恐龙吗?

  推敲之后我们发现,论文断定这件头骨属于鸟或广义恐龙的证据并不过硬,甚至一些重要的解剖特征更支持这件头骨属于某种蜥蜴。

  如果这件化石不是鸟,也不是恐龙,那这项研究的一切结论,以及结论的外延、重要性和科学意义都将无从谈起。

 图2。 含有眼齿鸟头部骨骼化石的缅甸琥珀图2。 含有眼齿鸟头部骨骼化石的缅甸琥珀

  爬行动物演化关系

  我们一般说的“爬行动物”早在约2.5亿年前,就演化出两大繁衍至今的分支,一支叫主龙类(archosaur),包括鳄类、翼龙、恐龙等。恐龙中的一支演化成鸟类,所以鸟类可说是一类特化的恐龙。另一支叫鳞龙类(lepidosaur),包括喙头蜥、蜥蜴、蛇等。属于主龙类的恐龙/鸟,和属于鳞龙类的蜥蜴,不仅分家时间早,亲缘关系很远,而且在骨骼的很多方面,尤其是头骨形态上,都存在显著而稳定的差别。因为中生代的古生物化石无法提取DNA,这些细致、独立的骨骼形态特征,就具有了重要的鉴定意义,是化石分类的决定性依据。

图3。 爬行动物演化关系简图图3。 爬行动物演化关系简图

  疑点 1

  头的形状能证明它是鸟吗?

  首先来看看,作者是用什么证据链来支持这件标本是鸟的呢?实际上,在整篇论文中,讨论标本为什么被归到鸟/恐龙的篇幅极其有限,与其重要性并不相符。论文中唯一的陈述是:“眼齿鸟的头骨整体展现出鸟类头骨的形态,包括窄长而尖的吻部、后移的鼻孔、增大且轮廓清晰的眼窝、缩短的眶后区域,以及圆顶状的头顶。”可见,作者是根据“头型”——即连续的几何形状,而不是离散的解剖学特征——将这件标本鉴定为鸟类的。

  可是,这些形状,在爬行动物中并非只有鸟才有。趋同演化现象很常见:亲缘关系迥异的不同动物,经常会演化出非常接近的外形。蜥蜴中的铲吻蜥(Meroles anchietae)、安乐蜥类(例如Anolis dissimilis),吻部都有不同程度的加长;主龙类中的Avicranium renestoi[2]和Teraterpetonhrynewichorum[3],这些和鸟类/恐龙亲缘关系甚远的爬行动物,也有嘴尖而长、鼻孔后移、大眼等头型,因此,仅仅基于这些连续形状的相似性,无法得出标本属于鸟/恐龙的结论,继而无法演绎出一系列后续意义,何况还有一些重要的解剖特征指示着这件标本属于蜥蜴的可能性。

 图4。 头拥有类似鸟的尖长喙部和圆脑袋等头型的爬行动物(点击看大图)图4。 头拥有类似鸟的尖长喙部和圆脑袋等头型的爬行动物(点击看大图)

  (左上)铲吻蜥(来源 https://kienthuc.net.vn);(右上)安乐蜥;

  (第二行)左侧Teraterpeton(来源 https://journals.lib.unb.ca),右侧复原图(来源https://alchetron.com/Teraterpeton);

  (第三行)Avicranium复原图(来源 https://twitter.com/martinhfilipe)

  整体外形的趋同演化

  生物形态学研究的首要原则是:基于解剖学特征,而不是整体外形的相似性,来推断生物间的演化关系。由于在类似的自然选择压力下,亲缘关系很远的生物,也经常会演化出相似的外形,这一现象称为趋同演化。例如鲨鱼、鱼龙、海豚,分别属于鱼类、爬行动物、哺乳动物,但由于都适应于海洋中的生活,善于游泳,而演化出了同样窄长的吻部、流线型身体、鳍状肢和鳍状尾,但各自的内部解剖特征却千差万别。再例如,人类和大熊猫的手掌,都有一个可以握住竹竿的大拇指,人类的大拇指是真正的大拇指,而熊猫的“大拇指”却是加长的腕骨。所以,使用形态学数据推断演化关系和分类位置时,离散的、不容易发生趋同和反转演化的解剖学特征,多数情况下要比复合的、容易发生趋同和反复变化的整体外形有更大的分类意义。

  疑点 2

  不合理的系统发育分析

  系统发育分析,是将需要比较的物种及其形态特征编码构建成数据矩阵,利用统计学方法来计算各物种间的亲缘关系,形成树状分支图。论文的系统发育结果表明,眼齿“鸟”是一种非常原始的鸟类,刚刚从恐龙家族中分化出来,仅次于始祖鸟(Archaeopteryx),是目前“第二原始”的鸟类,它之后是热河鸟(Jeholornis)。

  问题在于,论文作者们计算眼齿“鸟”的系统位置时,只是将其放在一个样本选取全部为鸟类的数据矩阵内运算,而没有置于更大的范围内,比如样本包括恐龙、蜥蜴等其他爬行动物的代表。这意味着,在进行分析之前,作者就已经认定这件标本是鸟。如果这件标本有明显的鸟类鉴别特征,如此取样尚可接受;但是这件标本不仅缺乏主要的鸟类鉴别特征,而且还有一连串蜥蜴才有的特征组合,这时再使用一个样本全为鸟类的数据矩阵进行分析,等于不动声色地、先验地将这件标本归到了鸟类,这在方法上是不合理的。

  下面就来看看这件标本上组合了哪些解剖特征,未见于鸟类或广义恐龙,反而在支持它可能属于蜥蜴?

  疑点 3

  没有眶前孔的鸟?

  鸟类和恐龙在头骨上有一个非常稳定而具有鉴别性的特征,那就是眶前孔(antorbitalfenestra)。眶前孔在多数主龙类支系一直保留着,并被作为主龙类头骨的一个重要的共有衍征,即使有极少数与其他孔愈合或闭合,也都留有痕迹。但是,正如论文作者们已经注意到的,琥珀头骨上并没有眶前孔1,也没有眶前孔留下的任何痕迹。这非常奇怪,要知道,虽然从主龙类祖先演化到兽脚类恐龙,再演化到鸟类,以及鸟类后续的多样化过程中,头骨发生了不少巨大的改变,但眶前孔存在这一特征却一直非常稳定。

  论文作者对这件标本完全缺失眶前孔是有解释的:“因为头骨小型化,导致眶前孔丢失。”[1]可是,这件标本既然大小和蜂鸟头骨相仿,那蜂鸟的眶前孔是否也丢失或退化呢?事实上,各种蜂鸟的眶前孔全部都完完整整地保留着。可见,这种解释不太站得住脚。

  相比之下,所有的蜥蜴都没有眶前孔。从这件标本没有眶前孔来看,它不太可能是恐龙或鸟,反而可能是蜥蜴。

图5。 鸟、蜥蜴、恐龙眶前孔比较图(红色区域为眶前孔)(点击图片放大)图5。 鸟、蜥蜴、恐龙眶前孔比较图(红色区域为眶前孔)(点击图片放大)

  疑点 4

  长着侧生齿的“鸟”?

  许多熟悉爬行动物形态的读者可能都知道,所有恐龙/鸟类的所有牙齿,都是长在颌骨齿槽里的“槽生齿”(thecodont)。而蜥蜴牙齿的着生方式则截然不同,是从颌骨的表面长出的“端生齿”(acrodont)或侧表面长出的“侧生齿”(pleurodont)。根据论文的图及描述,这件化石中,上颌骨的牙齿显然是侧生齿,这种着生方式在蜥蜴中常见,但在恐龙和鸟类中是史无前例

上一篇:紧张时刻 美国研发抑制肺炎的新技术
下一篇:全球网购激增 亚马逊再招10万快递员工
发布评论
称呼:
内容:
用户评价