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大腦袋和靈活的頭骨是如何導致現代鳥類進化的

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大腦袋和靈活的頭骨是如何導致現代鳥類進化的


鳥類、爬行動物和恐龍頭骨的比較 。圖片來源：亞歷克·威爾肯，凱西·霍樂黛
據芝加哥大學：現代鳥類是恐龍的近親 ?？纯聪耠u和鴕鳥這樣用兩條后腿直立行走的不會飛的鳥類 ， 或者像鷹和鷹這樣有著鋒利爪子和敏銳視力的捕食者的特征，它們與《侏羅紀公園》中著名的伶盜龍等小型獸腳類恐龍的相似之處是驚人的 。
然而 ， 鳥類在許多重要方面與爬行動物祖先不同 。它們進化的一個轉折點是更大的大腦的發展，這反過來又導致了它們頭骨大小和形狀的變化 。
芝加哥大學和密蘇里大學的一項新研究表明，這些物理變化如何影響鳥類移動和使用喙進食和探索棲息地的機制——這些適應性幫助它們進化成我們今天看到的非常多樣化的有翼生物 。
這項研究發表在《美國國家科學院院刊》上，題為“鳥類顱骨運動是鳥類起源過程中腦化增加的結果” 。
“擺動”頭骨的好處
現代鳥類以及蛇和魚類等其他動物的頭骨上的下顎和腭不像哺乳動物、海龜或非鳥類恐龍那樣僵硬和固定 。芝加哥大學綜合生物學研究生、這項新研究的主要作者亞歷克·威爾肯稱這種靈活的頭骨為“擺動的” 。他說，這種特征使得弄清楚這些部分是如何協同工作的變得更加困難 。
威爾肯說：“僅僅因為你有一個關節，并不意味著你知道它是如何運動的 ?！?。“所以，你還必須考慮肌肉將如何拉動關節，它們有什么樣的扭矩，以及頭部的其他關節如何限制活動性 ?！?br>Wilken于2015年加入該項目，當時他還是密蘇里大學的一名本科生 。密蘇里大學病理學和解剖學副教授Casey Holliday博士研究了頭骨、下頜肌肉和進食機制在從恐龍到鳥類的過渡過程中是如何變化的，Wilken加入了他的實驗室提供幫助 。
該團隊首先對現代鳥類和鱷魚等相關爬行動物的各種化石和骨骼進行了CT掃描 。利用這些圖像中的數據，他們建立了3D模型來計算頭骨和頜骨的運動力學——肌肉大小和位置、它們的運動以及它們如何結合在一起的物理過程 。
現代鳥類和其他動物之間的一個關鍵區別是，它們具有所謂的“顱骨運動”：能夠獨立移動頭骨的不同部分 。這使鳥類具有進化優勢，因為它們可以擴大味覺來吃不同種類的食物，或者將喙用作多功能工具 。
威爾肯說：“像這樣擺動的頭真的給它們帶來了很多進化上的好處 。” 。例如，鸚鵡可以用喙幫助攀爬；額外的扭矩有助于其他鳥類敲碎堅果和種子 。
“在某些方面，喙的功能就像一只代理手，但在進食時能夠移動腭部也是幫助它們獲取食物和生存的關鍵 ?！?br>從恐龍到鳥類的一連串變化
當研究小組分析3D模型的數據時，他們發現，隨著非鳥類獸腳類恐龍大腦和頭骨尺寸的增加，肌肉會轉移到不同的位置 ， 使腭分離并變得可移動 。這些變化反過來又增加了肌肉力量，這為大多數現代鳥類的顱骨運動提供了動力 。
霍利迪說：“我們看到了恐龍到鳥類過渡過程中發生的一連串變化 ?！??！斑@在很大程度上取決于鳥類何時進化出相對較大的大腦 。就像人類一樣 ， 更大的大腦會導致頭骨發生很多變化 ?！?br>隨著古生物學家發現更多關于恐龍的細節，它們與現代鳥類之間的分界線變得模糊（是的，鳥類在技術上是恐龍，但我們在這里說的是廣義的） 。
科學家過去認為羽毛是關鍵，但現在我們知道許多真正的恐龍也有羽毛 。飛行也進化了不止一次，當然，許多著名的經典恐龍也能飛行 。
然而，靈活的頭骨和腭比始祖鳥等過渡恐龍/鳥類生物出現得晚，Holliday認為這可能成為一個關鍵的區別 ?！帮B骨運動可能是現代鳥類與其更像恐龍的鳥類祖先之間的明確分界線之一 ?！?br/>