今日Nature: 科学家发现擅攀鸟龙科恐龙化石，翅膀类似蝙蝠

本周《自然》发布的一篇论文称，科学家在辽宁省发现的一种擅攀鸟龙科(scansoriopterygid)的恐龙化石，它具有类似蝙蝠翅膀的结构特征。该样本约有1.63亿年的历史，它进一步证明了：在飞行起源之初，与鸟类亲缘关系相近的恐龙曾进化出不同于羽翼的翅膀结构。

该研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王敏及其同事共同完成。

Fig.1 Longibrachium的正模标本

图片来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所

擅攀鸟龙科（Scansoriopterygidae）亦称攀龙科，属于蜥臀目（Saurischia）兽脚亚目（Theropoda）虚骨龙下目（Coelurosauria）手盗龙类（Maniraptora）。一般认为，擅攀鸟龙科是最接近鸟类的非鸟类兽脚类恐龙。^[1]

Fig.2 学者于2008年提出的一种演化树版本（局部）^[1]

擅攀鸟龙科的恐龙普遍体格纤小，是一种微型恐龙，重量大约在200克。它们通常具有如下特征：颅骨短而高、往下弯的下颌、大型的前端牙齿以及长手臂。而其中最显著的特征为：擅攀鸟龙科的第三根手指为最长指，而大部分兽脚亚目恐龙的第二根手指为最长。^[2]

似鸟恐龙一般都依靠具有“片状飞羽”的羽毛翅膀飞行。而擅攀鸟龙科也一般被复原为带羽的攀树恐龙，不同的是，它们的羽毛更加原始，呈现出丝状特征。但是，在2015发现的擅攀鸟龙科奇翼龙（Yi qi）化石却打破了这一认知^[3]：奇翼龙除了羽毛之外，身上还有一种跟蝙蝠类似的膜翼，膜翼由针状骨——一节长而尖的腕骨支撑。这种膜翼一直是非恐龙的飞行类脊椎动物（如蝙蝠和翼龙）的特征，但是之前在兽脚亚目恐龙中未有发现。

Fig.3 学者于2014年发现的奇翼龙标本。可以看到其端部周围保存着翼膜组织，以及丝状的羽毛结构。^[3]

而在本次研究中，王敏及同事描述了一种名为Ambopteryx longibrachium的擅攀鸟龙科恐龙，它具有类似于奇翼龙的膜型翼和针状骨。

Fig.4 Longibrachium的正模标本与描线结构

图片来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所

图解：as, astragalus; ca, calcaneum; ce, cervical vertebrae; cv, caudal vertebrae; dr, dorsal rib; dv, dorsal vertebrae; ga, gastroliths; gs, gastralia; is, ischium; lc, left coracoid; lf, left femur; lfi, left fibula; lh, left humerus; li, left ilium; lm2, lm3 and lm4, left metatarsals II, III and IV; lmd1, lmd2 and lmd3, left manual digits I, II and III; lr, left radius; ls, left scapula; lt, left tibia; lu, left ulna; mc1, mc2 and mc3, metacarpals I, II and III; nf, neck feathers; pd1, pd2, pd3 and pd4, left pedal digits I, II, III and IV; pu, pubis; py, pygostyle; 

rc, right coracoid; rh, right humerus; ri, right ilium; rmd3, right manual digit III; rr, right radius; rra, right radiale; rs, right scapula; ru, right ulna; rua, right ulnare; se, styliform element; sk, skull; sv, sacral vertebrae; to, tooth. （比例尺10mm）

本化石发掘于辽宁省凌源市无白丁村，属于晚侏罗世，燕辽生物群，约有1.63亿年的历史。从化石的结构分析来看，Ambopteryx与其表亲有几个显著的不同点，包括：Ambopteryx前肢骨较宽，椎骨融合尾巴短，前肢细长且长于后肢等等。

Fig.5 Longibrachium的局部图示

图片来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所

图a为颈部与肩带；图b为尾椎与尾综；图c为左前肢与膜性软组织；图d为骨盆与左后肢。

图解：co, coracoid; fe, femur; fi, fibula; hu, humerus; il, ilium; pc, posterior-most caudal vertebra; po, postacetabular process of ilium; pp, pubic peduncle of ilium; pr, preacetabular process of ilium; ra, radius; ti, tibia; ul, ulna; I1, manual phalange I-1; II1, II2 and II3, manual phalanges II-1, II-2 and II-3; III1, III2, III3 and III4, manual phalanges III-1, III-2, III-3 and III-4. （比例尺10mm）

在恐龙对天空的漫长征服中，它们演化出了各种各样的飞行措施，可谓“八仙过海，各显神通”。而在诸多进化尝试当中，许多飞行先驱被逐渐淘汰，如翼龙。而结果我们都清楚，鸟类的祖先凭借羽毛翅膀逐渐取得了优势，成为了长空霸主。

不过，在羽毛尚未进化完全的时候，那些带着翼膜的似鸟恐龙却率先成了恐龙界的莱特兄弟。本次研究发现的Ambopteryx正是它们中的一员。

Fig.6 中生代部分恐龙的演化对比

图片来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所

图解：Non-avian coelurosaurians are shown in grey, Oviraptorosauria in purple, Scansoriopterygidae in red, Deinonychosauria in green and Aves in blue. 

作者表明，在擅攀鸟龙科恐龙和鸟类临近分化之时，二者的翅膀结构演化产生了显著变化，因为二者的飞行演化路径不同。他们认为擅攀鸟龙科恐龙的膜翼和细长前肢可能代表了一次短暂的飞行实验与进化方向，而在此之后，飞行进化的方向就转向以羽翼为主了。

Fig.7 根据复原绘制的擅攀鸟龙科图片

图片来源：网络

此外，在Ambopteryx化石骨盆前方和脊柱腹侧留存有约20颗结石和未能识别的骨性碎片。研究人员推测这可能分别是胃石和摄食残留物。再考虑到擅攀鸟龙科恐龙不寻常的牙齿形态，研究人员认为它们的饮食习惯可能是杂食性的。

此前，擅攀鸟龙科恐龙的饮食习惯尚不明确，而这些保存完好的胃容物则有可能提供了一些直接的线索。

学者介绍

王  敏

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员，国际古鸟类学会执行委员。主要研究鸟类的起源和早期演化，尤其是中生代这一时期鸟类是如何从恐龙演化而来，并最终演化出现代鸟类的主要特征。

参考文献

[1] Zhang, F., Zhou, Z., Xu, X., Wang, X., & Sullivan, C. (2008). "A bizarre Jurassic maniraptoran from China with elongate ribbon-like feathers.Available from Nature Precedings.

[2] Zhang, F., Zhou, Z., Xu, X. & Wang, X. (2002). "A juvenile coelurosaurian theropod from China indicates arboreal habits." Naturwissenschaften, 89: 394-398. 

[3] Xing Xu, Xiaoting Zheng, Corwin Sullivan, Xiaoli Wang, Lida Xing, Yan Wang, Xiaomei Zhang, Jingmai K. O’Connor , Fucheng Zhang, and Yanhong Pan. A bizarre Jurassic maniraptoran theropod with preserved evidence of membranous wings. Nature (2015).

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