印度一洞穴现150年来首只濒危椰子蟹,或因被椰子和垃圾吸引
印度一洞穴现150年来首只濒危椰子蟹,或因被椰子和垃圾吸引
印度一洞穴现150年来首只濒危椰子蟹,或因被椰子和垃圾吸引恐龙蛋中常见、现代鸟蛋中非常罕见的次生壳单元如何形成?它是生物(shēngwù)成因还是非生物成因?这些问题在学界一直(yìzhí)存有争议,也备受关注(guānzhù)。
由中国学者领导(lǐngdǎo)最新(zuìxīn)完成的一项恐龙蛋(kǒnglóngdàn)国际合作研究,揭示出恐龙蛋次生壳单元应当为生物成因的结构,并对生物成矿机制及其功能、生长方式和演化模式进行讨论。
次生壳单元在手盗龙类蛋壳中(zhōng)逐渐消失的示意图。中国科学院古脊椎动物(jǐzhuīdòngwù)与古人类研究所 供图
这项古生物领域重要研究,由中国科学院古脊椎动物与古人类(gǔrénlèi)研究所高级工程师张蜀康(zhāngshǔkāng)领衔并联合(liánhé)该所博士后、韩国首尔大学研究教授崔胜(Seung Choi)与浙江自然博物院、荷兰乌特勒支大学、西班牙巴塞罗那自治大学等(děng)科研人员,综合运用电子背散射衍射(yǎnshè)、偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜等先进技术手段共同完成,成果论文北京时间5月(yuè)31日凌晨在国际学术期刊《科学进展》上线发表。
论文第一作者和(hé)通讯作者张蜀康介绍说(shuō),主龙类恐龙和龟类的蛋壳钙质层由壳单元组成,其中从壳膜上生长出来的称为(chēngwéi)初生壳单元,从钙质层内部生长出来的称为次生壳单元。
尽管在现代鸟蛋中非常罕见,次生壳单元在恐龙蛋中却是一个常见的结构,但由于对这种结构缺乏深入研究,学界(xuéjiè)对它是生物成因(chéngyīn)(chéngyīn)还是非生物成因仍有争议。
产自中国的(de)多种恐龙蛋壳都具有次生壳单元,中国学者普遍认为(pǔbiànrènwéi)它是生物成因,并且可以作为恐龙蛋的分类(fēnlèi)特征使用;欧洲学者基于对产自当地的蜥脚类恐龙蛋壳的研究,则认为次生壳单元是非生物成因。
这次对恐龙蛋的大部分主要类群,并(bìng)利用现生鸟蛋、龟蛋和鳄鱼蛋作为对比材料进行研究,电子背散射衍射分析结果显示,恐龙蛋大部分次生壳单元(dānyuán)(dānyuán)的c轴都(dōu)围绕生长核心呈放射状排列,且平行于蛋壳生长方向延伸(yánshēn),只有少数靠近气孔(qìkǒng)道的次生壳单元,其c轴向气孔道方向延伸。同时,这些次生壳单元在晶界图上具有带纹理的灰色背景,并且显示出较高的晶界角均值(KAM值)。
张蜀康称,恐龙蛋次生(cìshēng)壳单元的上述结晶学特征(tèzhēng)与其初生壳单元几乎完全一致,特别是与现生(xiànshēng)龟蛋和鳄鱼蛋的次生壳单元的结晶学特征一致,表明恐龙蛋的次生壳单元应当为生物成因的结构。
扫描电镜和透射电镜的分析(fēnxī)显示,恐龙蛋的次生壳(ké)单元具有许多细小的槽和孔洞,与(yǔ)鸟蛋的壳单元很(hěn)相似。这些槽和孔洞是基质纤维在埋藏过程中降解后留下的空间(kōngjiān)。值得注意的是,一些传统的判断恐龙蛋壳中生物成因与非生物成因方解石的方法,如阴极发光,但不能很好区分这两种方解石。
张蜀康指出,在一些气孔道发达的恐龙蛋壳(dànké)里(lǐ),次生壳单元重叠在初生壳单元之上,或者在气孔道内生长。这些次生壳单元在形态和大小上都与(yǔ)初生壳单元相似,也具有与初生壳单元相似的功能,即作为蛋壳的结构成分,对胚胎起保护作用;在气孔道内的次生壳单元还可以降低蛋壳的气体传导率(chuándǎolǜ),防止胚胎在发育(fāyù)过程中过度失水。
在一些气孔道较少的恐龙蛋壳里,次生壳单元常常被(bèi)包裹(bāoguǒ)在初生壳单元或其他次生壳单元内。这些次生壳单元没有明确的功能,或者说(huòzhěshuō)它们的功能已被包裹它们的壳单元取代。
多气孔的恐龙蛋壳内的次生壳单元(dānyuán)。中国科学院古脊椎动物与古人类(gǔrénlèi)研究所 供图
值得注意的是,在(zài)气孔道发达的恐龙蛋壳里,那些生长(shēngzhǎng)过程(guòchéng)不受初生壳单元和(hé)其他次生壳单元干扰的次生壳单元的c轴也平行于蛋壳生长方向延伸,这个现象挑战了基于对鸟(niǎo)蛋壳的研究而提出的“竞争假说”,即壳单元的c轴方向是由基质纤维控制的,而不是相邻壳单元的方解石晶体在生长过程中相互竞争的结果。
早期的研究(yánjiū)曾提出,具有次生壳单元的恐龙蛋壳的与现代的楔齿蜥蛋壳相似,壳单元与壳膜纤维同时生长,而不像现代鸟蛋、龟蛋(guīdàn)和(hé)鳄鱼蛋那样先产生壳膜,再形成壳单元。
本次研究则显示,具有次生(cìshēng)壳单元(dānyuán)的(de)恐龙蛋壳的生长方式与现代龟蛋和鳄鱼蛋相同,壳膜先形成,然后基质纤维与壳单元同时生长,次生壳单元的形成是由基质纤维而不是壳膜纤维控制的。
尽管大多数恐龙蛋与产蛋恐龙不能对应,但本次研究涵盖了蜥脚类、鸭嘴龙类和可能的基干(jīgàn)坚尾龙类产的蛋,这些恐龙的蛋壳(dànké)都(dōu)具有次生(cìshēng)壳单元,而包括鸟类在内的手盗龙类的蛋壳,则极少出现次生壳单元。
次生壳单元(dānyuán)的生长方式。中国科学院古(gǔ)脊椎动物与古人类研究所 供图
研究(yánjiū)团队认为,这说明兽脚类恐龙在向鸟类演化的过程中,蛋壳形成机制发生了变化。一方面,手盗龙类蛋壳的基质纤维与其他恐龙不同,能够产生(chǎnshēng)更加有序(yǒuxù)的亚层结构(jiégòu),而不会相对随机地产生次生壳单元。
另一方面,次生壳单元(dānyuán)在龟类、鳄类及鸟臀类、蜥脚类和兽脚类恐龙支系中都有出现,而这些支系的(de)蛋壳钙质层可能是各自独立演化(yǎnhuà)出来。这说明(shuōmíng),它们的次生壳单元可能随其蛋壳钙质层的演化而独立演化出来。
张蜀康提醒,不过,从生物矿化的(de)分子机制层面上来说,也不能排除上述所有支系的次生壳(ké)单元具有深层同源性(tóngyuánxìng)的可能。(记者 孙自法)
来源:中新网广州日报新花城(huāchéng)编辑:张映武
恐龙蛋中常见、现代鸟蛋中非常罕见的次生壳单元如何形成?它是生物(shēngwù)成因还是非生物成因?这些问题在学界一直(yìzhí)存有争议,也备受关注(guānzhù)。
由中国学者领导(lǐngdǎo)最新(zuìxīn)完成的一项恐龙蛋(kǒnglóngdàn)国际合作研究,揭示出恐龙蛋次生壳单元应当为生物成因的结构,并对生物成矿机制及其功能、生长方式和演化模式进行讨论。
次生壳单元在手盗龙类蛋壳中(zhōng)逐渐消失的示意图。中国科学院古脊椎动物(jǐzhuīdòngwù)与古人类研究所 供图
这项古生物领域重要研究,由中国科学院古脊椎动物与古人类(gǔrénlèi)研究所高级工程师张蜀康(zhāngshǔkāng)领衔并联合(liánhé)该所博士后、韩国首尔大学研究教授崔胜(Seung Choi)与浙江自然博物院、荷兰乌特勒支大学、西班牙巴塞罗那自治大学等(děng)科研人员,综合运用电子背散射衍射(yǎnshè)、偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜等先进技术手段共同完成,成果论文北京时间5月(yuè)31日凌晨在国际学术期刊《科学进展》上线发表。
论文第一作者和(hé)通讯作者张蜀康介绍说(shuō),主龙类恐龙和龟类的蛋壳钙质层由壳单元组成,其中从壳膜上生长出来的称为(chēngwéi)初生壳单元,从钙质层内部生长出来的称为次生壳单元。
尽管在现代鸟蛋中非常罕见,次生壳单元在恐龙蛋中却是一个常见的结构,但由于对这种结构缺乏深入研究,学界(xuéjiè)对它是生物成因(chéngyīn)(chéngyīn)还是非生物成因仍有争议。
产自中国的(de)多种恐龙蛋壳都具有次生壳单元,中国学者普遍认为(pǔbiànrènwéi)它是生物成因,并且可以作为恐龙蛋的分类(fēnlèi)特征使用;欧洲学者基于对产自当地的蜥脚类恐龙蛋壳的研究,则认为次生壳单元是非生物成因。
这次对恐龙蛋的大部分主要类群,并(bìng)利用现生鸟蛋、龟蛋和鳄鱼蛋作为对比材料进行研究,电子背散射衍射分析结果显示,恐龙蛋大部分次生壳单元(dānyuán)(dānyuán)的c轴都(dōu)围绕生长核心呈放射状排列,且平行于蛋壳生长方向延伸(yánshēn),只有少数靠近气孔(qìkǒng)道的次生壳单元,其c轴向气孔道方向延伸。同时,这些次生壳单元在晶界图上具有带纹理的灰色背景,并且显示出较高的晶界角均值(KAM值)。
张蜀康称,恐龙蛋次生(cìshēng)壳单元的上述结晶学特征(tèzhēng)与其初生壳单元几乎完全一致,特别是与现生(xiànshēng)龟蛋和鳄鱼蛋的次生壳单元的结晶学特征一致,表明恐龙蛋的次生壳单元应当为生物成因的结构。
扫描电镜和透射电镜的分析(fēnxī)显示,恐龙蛋的次生壳(ké)单元具有许多细小的槽和孔洞,与(yǔ)鸟蛋的壳单元很(hěn)相似。这些槽和孔洞是基质纤维在埋藏过程中降解后留下的空间(kōngjiān)。值得注意的是,一些传统的判断恐龙蛋壳中生物成因与非生物成因方解石的方法,如阴极发光,但不能很好区分这两种方解石。
张蜀康指出,在一些气孔道发达的恐龙蛋壳(dànké)里(lǐ),次生壳单元重叠在初生壳单元之上,或者在气孔道内生长。这些次生壳单元在形态和大小上都与(yǔ)初生壳单元相似,也具有与初生壳单元相似的功能,即作为蛋壳的结构成分,对胚胎起保护作用;在气孔道内的次生壳单元还可以降低蛋壳的气体传导率(chuándǎolǜ),防止胚胎在发育(fāyù)过程中过度失水。
在一些气孔道较少的恐龙蛋壳里,次生壳单元常常被(bèi)包裹(bāoguǒ)在初生壳单元或其他次生壳单元内。这些次生壳单元没有明确的功能,或者说(huòzhěshuō)它们的功能已被包裹它们的壳单元取代。
多气孔的恐龙蛋壳内的次生壳单元(dānyuán)。中国科学院古脊椎动物与古人类(gǔrénlèi)研究所 供图
值得注意的是,在(zài)气孔道发达的恐龙蛋壳里,那些生长(shēngzhǎng)过程(guòchéng)不受初生壳单元和(hé)其他次生壳单元干扰的次生壳单元的c轴也平行于蛋壳生长方向延伸,这个现象挑战了基于对鸟(niǎo)蛋壳的研究而提出的“竞争假说”,即壳单元的c轴方向是由基质纤维控制的,而不是相邻壳单元的方解石晶体在生长过程中相互竞争的结果。
早期的研究(yánjiū)曾提出,具有次生壳单元的恐龙蛋壳的与现代的楔齿蜥蛋壳相似,壳单元与壳膜纤维同时生长,而不像现代鸟蛋、龟蛋(guīdàn)和(hé)鳄鱼蛋那样先产生壳膜,再形成壳单元。
本次研究则显示,具有次生(cìshēng)壳单元(dānyuán)的(de)恐龙蛋壳的生长方式与现代龟蛋和鳄鱼蛋相同,壳膜先形成,然后基质纤维与壳单元同时生长,次生壳单元的形成是由基质纤维而不是壳膜纤维控制的。
尽管大多数恐龙蛋与产蛋恐龙不能对应,但本次研究涵盖了蜥脚类、鸭嘴龙类和可能的基干(jīgàn)坚尾龙类产的蛋,这些恐龙的蛋壳(dànké)都(dōu)具有次生(cìshēng)壳单元,而包括鸟类在内的手盗龙类的蛋壳,则极少出现次生壳单元。
次生壳单元(dānyuán)的生长方式。中国科学院古(gǔ)脊椎动物与古人类研究所 供图
研究(yánjiū)团队认为,这说明兽脚类恐龙在向鸟类演化的过程中,蛋壳形成机制发生了变化。一方面,手盗龙类蛋壳的基质纤维与其他恐龙不同,能够产生(chǎnshēng)更加有序(yǒuxù)的亚层结构(jiégòu),而不会相对随机地产生次生壳单元。
另一方面,次生壳单元(dānyuán)在龟类、鳄类及鸟臀类、蜥脚类和兽脚类恐龙支系中都有出现,而这些支系的(de)蛋壳钙质层可能是各自独立演化(yǎnhuà)出来。这说明(shuōmíng),它们的次生壳单元可能随其蛋壳钙质层的演化而独立演化出来。
张蜀康提醒,不过,从生物矿化的(de)分子机制层面上来说,也不能排除上述所有支系的次生壳(ké)单元具有深层同源性(tóngyuánxìng)的可能。(记者 孙自法)
来源:中新网广州日报新花城(huāchéng)编辑:张映武




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