新的白垩纪化石揭示了禽类的繁殖
由中国科学院脊椎动物古生物学和古人类学研究所(IVPP)的Alida Bailleul和Jingmai O'Connor领导的科学家小组报告了第一只化石鸟,其中发现了一种保存在体内的卵。他们的研究结果于3月20日在Nature Communications上发表。
代表新物种Avimaia schweitzerae的新标本在中国西北地区的1.1亿年前的矿床中被发现。它属于一个名为Enantiornithes(“对鸟”)的群体,在白垩纪期间在世界各地都很丰富,并与恐龙共存。化石保存得非常好,包括腹部内的鸡蛋残留物(图1)。因为样品被压扁,只有在提取一小块碎片并在显微镜下分析后,团队才意识到不寻常的组织是一个鸡蛋。
对蛋壳碎片的详细分析揭示了一些有趣的事实,表明这只雌鸟的生殖系统表现不正常:蛋壳由两层组成,而不是像正常健康的鸟蛋一样,表明蛋内部保留时间过长腹部。这种情况经常发生在活鸟的压力下。然后将未展开的蛋涂在第二层(或有时更多)的蛋壳上。蜥脚类恐龙以及许多化石和活龟中也记录了这种异常现象。
此外,Avimaia保存的蛋壳比一张纸薄得多 - 而且没有显示正确比例的健康蛋。(请注意,禽蛋壳由三个具有特定尺寸的子层组成。)这些异常表明,皮蛋可能是这种“母鸟”死亡的原因。鸡蛋结合,其中鸡蛋卡在体内导致死亡,是一种严重和致命的疾病,在经历压力的小型鸟类中相当普遍。
尽管形成了畸形,但鸡蛋保存得非常好,包括化石记录中很少见到的蛋壳部分,如蛋膜和角质层的痕迹,这些痕迹主要由蛋白质和其他有机材料制成。
扫描电子显微镜显示,角质层(蛋壳的最外层保护层)由非常小的矿物小球组成。这种类型的角质层形态可以用于部分埋蛋的鸟类,因为已经提出了对映体鸟嘌呤的情况(图2)。在Avimaia中找到这种形态也支持这样的假设:具有保护性小球的角质层代表了禽蛋的祖先状况。
即将下蛋的雌鸟会在其骨骼的空隙内发现一种独特的骨组织,这种骨组织可作为发育中蛋壳的钙库。一些研究人员认为,这种称为髓质骨的组织存在于其他化石(例如其他化石鸟类)以及一些非鸟类恐龙和翼龙中。但是,其中一些标识含糊不清。
对来自新标本的腿骨碎片的分析显示存在髓质骨。Avimaia是唯一的中生代化石,其中生殖活动的其他形态学证据(即卵子)支持髓质骨的鉴定。
保存的鸡蛋允许标本被明确地识别为女性,允许科学家测试关于性别二态性的当前假设(性别之间的差异)。这个新标本可以说是迄今发现的最有趣的白垩纪化石鸟之一,提供了比任何其他中生代化石鸟更多的生殖信息。