中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)北京12月12日訊 （記者 佘惠敏）2014年12月12日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志刊登了中科院古脊椎動(dòng)物研究所的徐星、周忠和等撰寫的有關(guān)鳥類起源研究的綜述文章，對(duì)這一熱點(diǎn)研究領(lǐng)域近年來(lái)取得的重要進(jìn)展進(jìn)行了全面總結(jié)，指出恐龍向鳥類的轉(zhuǎn)化已成為論證最詳實(shí)的主要演化事件之一，并提出整合性方法將是未來(lái)研究的發(fā)展方向。

　　近年來(lái)，傳統(tǒng)古生物學(xué)越來(lái)越多地和以發(fā)育生物學(xué)為代表的現(xiàn)代生物學(xué)結(jié)合，探討重要的演化問題。在鳥類起源研究領(lǐng)域，也出現(xiàn)了整合不同學(xué)科信息，探討鳥類主要特征演化規(guī)律的嘗試。徐星研究員應(yīng)《科學(xué)》編輯Sacha Vignieri博士邀請(qǐng)，聯(lián)合包括美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和南加州大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Susan Mackem博士和鐘正明博士、加州大學(xué)伯克利分校的生物力學(xué)家Robert Dudley博士等，組成一個(gè)多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，對(duì)用整合性方法探討鳥類起源的研究進(jìn)行了全面分析。

　　鳥類起源研究和達(dá)爾文進(jìn)化理論的發(fā)展密切相關(guān)，1861年始祖鳥化石的發(fā)現(xiàn)為連接爬行動(dòng)物和現(xiàn)代鳥類提供了關(guān)鍵證據(jù)，為進(jìn)化論提供了最直接的支持。1868年，英國(guó)生物學(xué)家Thomas Huxley在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了鳥類起源于爬行動(dòng)物當(dāng)中的恐龍的假說。從上個(gè)世紀(jì)70年代開始，在美國(guó)耶魯大學(xué)教授John Ostrom等人的努力下，人們?cè)谑澜绺鞯匕l(fā)現(xiàn)了大量化石證據(jù)，支持鳥類起源于手盜龍類恐龍的假說，并使得這一假說成為了有關(guān)鳥類起源的主流假說。

　　盡管如此，這一假說還面臨一系列問題，存在一些薄弱環(huán)節(jié)，其中最主要的問題包括“時(shí)間悖論”問題（即從化石地層分布上，手盜龍類恐龍化石晚于最早鳥類化石的出現(xiàn)，導(dǎo)致了祖先和后裔在出現(xiàn)時(shí)間順序上的矛盾）、一些重要結(jié)構(gòu)的“同源問題”（比如，如果鳥類源自手盜龍類，那么現(xiàn)代鳥類的三個(gè)翼指在同源上應(yīng)該和手盜龍類的三個(gè)手指是一樣的，但來(lái)自發(fā)育學(xué)和古生物學(xué)的資料在這一同源判斷上存在矛盾）以及羽毛和飛行的起源問題。

　　在過去的20年中，古生物學(xué)家們?cè)谥袊?guó)新疆準(zhǔn)噶爾盆地、內(nèi)蒙古東南部和遼寧西部以及德國(guó)和俄國(guó)西伯利亞侏羅系地層中，在中國(guó)東北地區(qū)、蒙古戈壁地區(qū)、北美、南美以及非洲的白堊系地層中發(fā)現(xiàn)了大量化石，為鳥類恐龍起源說提供了一系列新證據(jù)，推動(dòng)了上述問題的解決，鳥類起源從時(shí)間框架上、從主要結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化上以及從功能演化上，已經(jīng)有大量系統(tǒng)性證據(jù)的支持，恐龍向鳥類的轉(zhuǎn)化已經(jīng)成為了支持度最高的主要演化事件之一。

　　古生物學(xué)的研究進(jìn)展同時(shí)激發(fā)了包括發(fā)育生物學(xué)等其他學(xué)科的學(xué)者對(duì)于鳥類起源研究的興趣，他們從各個(gè)角度探討鳥類主要特征的起源和演化規(guī)律，進(jìn)一步完善了我們對(duì)于鳥類起源的理解。通過對(duì)來(lái)自包括古生物學(xué)在內(nèi)的各個(gè)學(xué)科的新證據(jù)的分析，徐星等指出，鳥類的主要特征，包括羽毛、飛行、快速生長(zhǎng)模式以及獨(dú)特的生殖方式和生理特征，實(shí)際上經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的演化過程。許多特征在獸腳類恐龍的演化早期，甚至在主龍類的演化早期，已經(jīng)開始出現(xiàn)，其中一些特征遠(yuǎn)在鳥類出現(xiàn)之前，已經(jīng)演化到接近現(xiàn)代鳥類的水平，另外一些則在鳥類冠類群出現(xiàn)時(shí)才完成。不過，在某些演化階段，鳥類特征的演化速度明顯加速，一些重要特征的演化相關(guān)性明顯；同時(shí)，鳥類特征還體現(xiàn)出明顯的鑲嵌演化現(xiàn)象，呈現(xiàn)出一個(gè)非常復(fù)雜的模式。

　　采用整合性方法研究鳥類起源的一個(gè)重要例證來(lái)自對(duì)鳥類翼指演化的研究。手盜龍類恐龍和現(xiàn)代鳥類都有三個(gè)手指，如果二者存在祖裔關(guān)系，那么他們的三個(gè)手指應(yīng)該是同源的。經(jīng)典胚胎學(xué)研究顯示，現(xiàn)代鳥類的三個(gè)翼指相當(dāng)于我們?nèi)祟愂植康闹虚g三個(gè)手指（即II-III-IV同源假說），但恐龍化石證據(jù)則顯示，手盜龍類恐龍的三個(gè)手指應(yīng)該是內(nèi)側(cè)三個(gè)手指（即I-II-III同源假說），這樣就產(chǎn)生了同源判斷上的矛盾，這一問題也成為了演化生物學(xué)上的一個(gè)經(jīng)典悖論。近年來(lái)，古生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)家都試圖解決這一問題。非常意外的是，一方面，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些化石證據(jù)，顯示手盜龍類恐龍的三個(gè)手指有可能是II-III-IV手指；另一方面，發(fā)育生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量基因表達(dá)和其他發(fā)育學(xué)信息，顯示出現(xiàn)代鳥類的三個(gè)翼指有可能是I-II-III手指。徐星等提出，只有綜合分析所有信息，建立統(tǒng)一的平臺(tái)，才能解決這一復(fù)雜的矛盾沖突。

　　在這篇綜述文章中，徐星等對(duì)于鳥類起源研究的未來(lái)發(fā)展方向提出了建議，強(qiáng)調(diào)整合的方法一定會(huì)推動(dòng)我們對(duì)于許多問題的解決。徐星等一直在古生物學(xué)領(lǐng)域推動(dòng)多學(xué)科交叉，用整合方法探討重要生物結(jié)構(gòu)的演化，并取得了一系列重要成果。

　　從演化生物學(xué)的最新發(fā)展來(lái)看，整合方法得到更多學(xué)者的重視。2013年7月，國(guó)際分子生物學(xué)與進(jìn)化學(xué)會(huì)的21屆年會(huì)在美國(guó)芝加哥舉辦了題為“分子古生命科學(xué)：如何整合分子遺傳與化石信息來(lái)提高演化生物學(xué)研究”的國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，探討開展多學(xué)科交叉的創(chuàng)新性研究。為使我國(guó)在國(guó)際上剛剛興起的“古今對(duì)話”演化研究領(lǐng)域占有一席之地，促進(jìn)我國(guó)演化生命科學(xué)的發(fā)展與躍進(jìn)，2014年5月，在北京召開了以“古今對(duì)話：分子遺傳與古生物信息的整合研究”為主題的香山科學(xué)會(huì)議第498次學(xué)術(shù)討論會(huì)。與會(huì)學(xué)者在古DNA研究、系統(tǒng)發(fā)育比較分析、重要生物結(jié)構(gòu)演化以及重建生命之樹等議題上展開了熱烈討論，一致認(rèn)為，從總體來(lái)看，演化生物學(xué)的整合研究依然處在一個(gè)早期發(fā)展階段，學(xué)科之間的交叉融合相對(duì)膚淺，未來(lái)的研究無(wú)論從研究?jī)?nèi)容的深入和拓寬上，還是研究方法的改進(jìn)和創(chuàng)新上，依然有著巨大的空間。尤其需要指出的是，演化生物學(xué)正處在一個(gè)關(guān)鍵變革時(shí)期，有望取得重大理論突破。從學(xué)科發(fā)展來(lái)看，基因組學(xué)與古生物學(xué)是我國(guó)少數(shù)幾個(gè)能與國(guó)際先進(jìn)水平并駕齊驅(qū)的學(xué)科，這兩個(gè)學(xué)科的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)在具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的古生物學(xué)與基因組學(xué)這兩個(gè)研究領(lǐng)域創(chuàng)新能力，提高我國(guó)的科研理論水平、提升國(guó)家在全球競(jìng)爭(zhēng)中軟實(shí)力具有重要的作用。