■本報(bào)記者 李思輝 通訊員 孫彥欽
生命自誕生以來，一直遵循著從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等的演化趨勢(shì)。但演化是多個(gè)方向的，有時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)特化。
科學(xué)家認(rèn)為，優(yōu)勢(shì)物種在演化過程中體形會(huì)慢慢變大，很多恐龍都符合這個(gè)規(guī)律，如角龍類、鳥腳類、蜥腳類恐龍。但隨著體形的增大，恐龍的身體發(fā)生了哪些變化？它們又是如何與環(huán)境相適應(yīng)的？
近日，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院副教授韓鳳祿團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所等機(jī)構(gòu)的研究人員，通過對(duì)早期角龍類恐龍的顱腔形態(tài)學(xué)進(jìn)行深入研究，揭示了這些古老生物的行為方式。研究發(fā)現(xiàn)，隨著體形的增大，角龍類恐龍?jiān)诼犛X、嗅覺和聰明程度等方面出現(xiàn)退化。相關(guān)論文近日發(fā)表于《古生物學(xué)》。
科學(xué)家對(duì)恐龍的外部形態(tài)已有深入了解，但對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是大腦和感覺器官的了解相對(duì)有限。
恐龍的腦部軟組織化石非常罕見。傳統(tǒng)方法是通過向恐龍頭骨內(nèi)部填充樹脂等材料制作顱腔的物理模型，對(duì)恐龍大腦進(jìn)行研究。現(xiàn)在，研究人員大多采用計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)掃描恐龍的頭骨，重建恐龍的顱腔模型，并作為其大腦的代替。
角龍類恐龍是一類生活在侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)的植食性恐龍。早期角龍類恐龍兩足行走、體形較小，只有1至2米，還沒有長(zhǎng)角，如隱龍和鸚鵡嘴龍。但是到了白堊紀(jì)晚期，經(jīng)過近億年的演化，角龍類恐龍已經(jīng)成為四足行走、體形巨大——體長(zhǎng)可達(dá)9米、可以和霸王龍爭(zhēng)鋒的有角恐龍，如著名的三角龍。
與巨大體形相伴的身體特征的變化，是古生物學(xué)者希望解開的謎團(tuán)。早在1996年，該研究的合作者之一Catherine Forster就對(duì)三角龍的腦腔展開了研究。近幾年，研究者重建了三角龍的顱腔三維模型。研究發(fā)現(xiàn)，三角龍的大腦相對(duì)頭骨比較小，頭部運(yùn)動(dòng)緩慢且習(xí)慣于向下傾斜，這有助于它們展示頭部的角和頸盾，更適宜聽一些低頻率聲音。因此，研究人員推斷三角龍的聰明程度即腦商指數(shù)不高。
那么早期角龍類是什么樣子？研究團(tuán)隊(duì)利用微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)和三維模型重建方法，詳細(xì)分析了發(fā)現(xiàn)于中國的3種早期角龍類恐龍的顱腔結(jié)構(gòu)，包括晚侏羅世的當(dāng)氏隱龍、早白堊世的遼角龍和鸚鵡嘴龍。
研究發(fā)現(xiàn)，3種早期角龍類恐龍具有發(fā)育的嗅球、明顯的視葉、略微突出的小腦絨葉、相對(duì)較長(zhǎng)的耳蝸管和長(zhǎng)且高的前半規(guī)管。據(jù)此推斷，早期角龍類恐龍具有比較發(fā)達(dá)的嗅覺和聽覺，與晚期角龍類恐龍的較低嗅覺和聽覺形成對(duì)比。
另外，早期角龍類恐龍的大腦體積相對(duì)其頭骨較大，其聰明程度顯著高于三角龍，甚至高于現(xiàn)存的大多數(shù)爬行動(dòng)物。研究人員對(duì)所有已知的角龍類、鳥腳類恐龍腦腔和內(nèi)耳演化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為角龍類在進(jìn)化過程中聰明程度、聽覺和嗅覺均出現(xiàn)退化現(xiàn)象。
研究人員還探討了角龍類演化過程中頭部姿勢(shì)的轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)早期角龍類頭部更加靈活，而晚期角龍類頭部主要向下傾斜。這種姿勢(shì)的轉(zhuǎn)化很可能和它們的取食方式有關(guān)。
“這些發(fā)現(xiàn)很有意思。為什么角龍類恐龍?jiān)谘莼^程中一些器官功能會(huì)退化？這很可能與它們體形的增大相關(guān)。早期角龍類恐龍?bào)w形較小，需要時(shí)刻警惕捕食者的攻擊，因此在聽覺、嗅覺等方面表現(xiàn)優(yōu)異，晚期角龍類恐龍演化出巨大的體形和鋒利的骨角，這本身就對(duì)捕食者有很強(qiáng)的威懾力，因此其他方面的功能可能弱化了。”韓鳳祿說，“這項(xiàng)研究對(duì)于我們認(rèn)識(shí)生物演化，包括人類的演化都具有啟示意義。”
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1017/pab.2024.25
鏈接：科學(xué)網(wǎng)—角龍類恐龍進(jìn)化有新特征：越大越笨
（原載《中國科學(xué)報(bào)》2024年12月12日）
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
