非鸟类兽脚亚目恐龙巨型化和小型化背后的发展策略

食肉恐龙的碎胫骨，显示出像树的类兽龙巨略年轮一样的年轮。这些紧密间隔的脚亚年轮每年形成，表明这是目恐一种生长缓慢、寿命长的型化型化动物。Credit: Michael D. D’Emic
（神秘的背后地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Ohio University）：漫步在古代地球上的食肉恐龙被称为兽脚亚目恐龙，体型从巴士大小的展策霸王龙到较小的狗大小的迅猛龙不等。困惑于如此大相径庭的非鸟恐龙是如何进化的科学家们最近惊讶地发现，像这样越来越小和越来越大的类兽龙巨略兽脚类恐龙不一定仅仅是因为生长得更慢或更快。
在发表在《科学》杂志上的脚亚一篇新论文“非鸟类兽脚亚目恐龙的巨型化和小型化背后的发展策略”中，包括俄亥俄大学教授帕特里克·奥康纳和博士生赖利·桑巴蒂在内的目恐研究人员通过检查恐龙的骨骼发现，生长率和身体大小之间没有关系。型化型化
“大多数动物被认为是背后通过比它们的祖先长得更快而进化得更大，但这项研究表明，展策在生长高峰期，非鸟更大和更小的动物长得更长或更短的时间也是一样的，”阿德尔菲大学的古生物学家、该研究的第一作者迈克尔·D·迪米奇说。
包括恐龙在内的许多动物的骨骼每年都会减缓或暂停生长，留下像年轮一样的标记，表明动物的年龄，并可用于估计生长速度。“像这样的年轮被称为皮层生长标记，”迪米奇说。“间隔较宽的年轮表明生长较快，间隔较窄的年轮告诉我们，动物生长较慢。”

一只食肉恐龙胫骨的微观视图，显示年轮越来越靠近骨骼外侧，表明这只恐龙已经成年。Credit: Michael D. D’Emic
D'Emic，O'Connor，Sombathy和一组国际研究人员在大约80种不同的兽脚亚目恐龙骨骼中测量了大约500个这样的年轮，这种恐龙是两条腿的，主要吃肉，与鸟类密切相关。
“我们发现增长率和大小之间没有关系，”D'Emic说。“一些巨大的恐龙生长非常缓慢，比今天的短吻鳄还慢。一些较小的恐龙长得非常快，和今天活着的哺乳动物一样快。”这对于合著者托马斯·帕斯库奇(Thomas Pascucci)来说是有意义的，他的研究生论文为该项目做出了贡献:“像恐龙这样的灭绝动物令人敬畏，因为它们看起来与我们的现代世界有多么不同，但它们是在与今天存在的动物相似的约束和环境因素下生长的动物。”

从食肉恐龙胫骨的CT扫描生成的3D模型，显示了每年形成的年轮。Credit: Michael D. D’Emic

一只食肉恐龙胫骨的放大显微图，显示年轮越来越靠近骨骼外侧，表明这只恐龙已经成年。Credit: Michael D. D’Emic
根据奥康纳的说法，这项研究打开了未来研究动物如何调节自身生长的大门。“在分子或基因水平上改变不同的生长控制机制，可能解释了我们团队在兽脚类恐龙中观察到的一系列发展策略。未来对活生物体的研究为更广泛地阐明脊椎动物体型进化的相关机制提供了机会。”
Sombathy希望进行一些这样的研究，并补充说“我对这些结果最感兴趣的事情之一是增长率和体型之间明显的脱钩。我的博士论文将研究生长速度和身体大小对骨骼形状和功能的影响。”

一只食肉恐龙胫骨的放大显微图，显示年轮越来越靠近骨骼外侧，表明这只恐龙已经成年。Credit: Michael D. D’Emic
“这具有非常重要的意义，因为速率与时间的变化可以与许多其他事情相关联，比如你的后代有多少或多大，你能活多久，或者你对捕食者有多敏感，”德米特里补充道。“希望这项研究能激发对其他动物群体的调查，包括活着的和灭绝的，看看什么样的发育机制对其他类型的动物最重要。”
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（神秘的地球uux.cn）据EurekAlert!：一项对非鸟类兽脚亚目食肉恐龙化石所做分析的结果与可为体型多样性演化提供信息因素的预期相左；这一恐龙分化支包括了一系列大小体型的恐龙。该研究的作者说：“[像这样一个]系统发育框架一旦被量化和得到分析之后，我们预测，在其它演化分支中也会看到多种多样的生长策略。”
在物种演化的历史中，许多分类群演变出了大小非常悬殊的体型，即使是亲缘关系密切的物种也可展现迥然不同的体型。巨大化和小型化演变的主要机制被广泛认为由生长速度改变所致，而非源自发育时生长持续时间不同。然而，尽管存在这一假设，但在比较系统发育的框架内很少有研究探索多个物种的发育速度和持续时间的演变。其部分原因是因为很少有包含多种体型大小以便评估这些问题的得到大规模采样且历时长久的演化分支。
Michael D'Emic和同事进行了一项大规模的系统发育比较分析，他们研究了非鸟类兽脚亚目食肉恐龙体型演化的发育模式；该演化分支中的恐龙包括了一系列从微小（身长不足0.5米）到巨大（身长超过12米）的体型。D'Emic等人用42个非鸟类物种的化石测量数据（其中包括每年沉积的皮质生长标记）编制了一个有关体型和生长率的组织学综合数据集。
研究结果表明，与预期相反，在非鸟类兽脚亚目恐龙体型多样性的演化中，生长速度和持续时间的改变有着几乎旗鼓相当的作用。

(责任编辑：探索)