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这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

作者:廖俊棋

编辑:Yuki、Kamin

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

提到“难产”,大多数人脑海里可能会迅速闪现出产房里痛苦挣扎的孕妇。大概很少有人会把这个情形和一只鸟联系在一起。

不过 ,鸟类其实也是会难产的。一不小心就会因此丧命,再一不小心,可能还会变成化石……

就在最近,古生物学家发现了一块罕见的来自恐龙时代的上古鸟类化石,它的腹腔内有一颗破碎的蛋——这是人们在全世界范围内首次发现的腹腔内有蛋的古鸟类化石

而更为奇妙的是,古生物学家通过进一步研究意外地发现,这只鸟可能死于难产

2019年3月21日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的团队将这块化石的相关研究发表在了《自然-通讯》(Nature Communications)上[1]。

穿越亿年的“慈母鸟”

这块化石上的古鸟属于反鸟类。它是一种随着白垩纪末小行星降临而灭绝的原始鸟类。之所以叫“反鸟”,是因为它肩胛骨和乌喙骨的关联方式和现代鸟类相反[2]。反鸟和现代鸟类非常相似,但大部分类群还有一些恐龙祖先的特征,例如嘴巴里有牙齿、翅膀上还有指爪等等。

这块反鸟化石发现于中国甘肃,它被保存在距今1.1亿年白垩纪早期的湖泊相地层中。除了头部缺失,该化石身体其他部位保存完整。科学家们经过研究发现这是一个全新的反鸟品种,并将它命名为施氏慈母鸟(Avimaia schweitzerae)。

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

施氏慈母鸟化石标本(红色剪头所指为蛋壳)。图片来源: 参考文献[1]

属名的“慈母鸟”是“Avi(鸟)”和“maia(母亲)”的结合,体现这是一只怀孕的鸟妈妈,而种名的“施氏”则是要纪念这篇文章第一作者以前的指导老师Mary Higby Schweitzer。

值得一提的是,这位Schweitzer对恐龙的组织学研究有许多极具争议和颠覆性的发现,例如她在论文中声称找到暴龙的血管、组织纤维和血球细胞化石[3],也首次运用骨组织学技术观察髓质骨以鉴定暴龙性别[4]。

本次的慈母鸟就涉及了许多骨组织学的研究,并在许多方法上借鉴了Schweitzer的研究基础。

慈母鸟因“卡蛋”而丧生

科学家们将慈母鸟的蛋壳切开在显微镜下观察,从而揭露了一段令人不胜唏嘘的哀伤往事。

慈母鸟的蛋壳薄如蝉翼,但令人奇怪的是,这层蛋壳之外,居然还有另一层蛋壳

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

慈母鸟蛋壳有两层。图片来源:参考文献 [1]

两层蛋壳之间还发现了蛋皮层,由于蛋皮层一般在下蛋前一个小时才会产生,而这颗蛋没能及时出世,才被裹上了新的蛋壳,形成这样多层的蛋壳结构。这种异常多层的蛋壳是一种病理结构,在现生的乌龟甚至是化石蜥脚类恐龙中就比较常见[5-7],但在鸟类中非常罕见[1]。

这一连串的证据都表明,慈母鸟得了一种叫“挟蛋症”的病,简单来说就是“卡蛋”了。怀孕的慈母鸟妈妈可能受到环境压力或病痛影响,迟迟无法顺利产下腹中早该出世的蛋,这颗蛋就这样卡在体内包覆上新的蛋壳,难产又加剧了它的痛苦,就这样哀戚地度过它悲惨的一生。

“挟蛋症”在现生一些小的家禽或野鸟中都能看到,如果无法及时将蛋取出的话,就会造成母鸟死亡。因此,很可能就是这颗不正常滞留于体内的不定时炸“蛋”夺走了慈母鸟妈妈的性命,也留下了目前为止最早被载入化石“史册”的难产死亡纪录

为恐龙性别鉴定添新证

慈母鸟不仅是世界首例“怀有身孕”的古鸟化石,同时也为辨别恐龙性别提供了新的力证。

如何分辨恐龙的性别,一直是令古生物学家伤透脑筋的问题。虽然有许多研究认为可以用体型或是特殊的装饰构造来区分,但都没有比较明确的证据。而慈母鸟的发现,为解答这个问题提供了新证据。

在现生鸟类中人们发现,由于雌鸟需要产蛋,而蛋壳结构含有钙,它就需要分解自己骨骼中的钙来形成蛋,并在腿骨上形成可以分辨的空腔构造——“髓质骨”。

运用这个指标或许就可以判断一只恐龙是否生过孩子:有这个结构的一定是雌性,但没有这个结构说明可能是雄性或是未繁育过的雌性

Schweitzer博士就曾在一只暴龙的腿骨中发现具有非常多空腔的骨骼结构,她认为这就是“髓质骨”,代表这是一只产过蛋的 雌性暴龙[4]。

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

Schweitzer发现的暴龙髓质骨(MB),可能代表这只暴龙怀孕过。图片来源: [4]

不过,这个方法被提出以来就一直有许多争议,反对声浪认为这可能只是一种类似骨质疏松的病理结构,无法用来为恐龙或古鸟“验孕”。

而本次对慈母鸟的骨组织检验发现,慈母鸟也具有髓质骨的结构[2]。由于慈母鸟本身就“怀孕在身”,因此它不但为这种研究方法新添一例,也对髓质骨“验孕”法提供了更坚实的证据。

除此以外,这块化石也反映出慈母鸟生前的一些秘密——蛋皮层中非常致密的纳米球状构造可以防止蛋因为闷热潮湿而受到感染,这就意味着慈母鸟很可能栖息于潮湿的湖泊环境,并会将蛋埋到土中等待孵化[10]。

只是,我们今天看到的这只慈母鸟,永远没机会见到自己的孩子了。

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

施氏慈母鸟复原图,发现死者了吗?Michael Rothman绘

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这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

作者名片

这只“怀有身孕”的古鸟,可能在1.1亿年前死于难产?

排版:小爽

题图来源:Michael Rothman绘

参考文献:

1. Alida M. Bailleul, Jingmai O’Connor, Shukang Zhang, et al.,2019. An Early Cretaceous enantiornithine (Aves) preserving an unlaid egg and probable medullary bone. Nature Communications, vol.10: 1275.

2. Walker, C.A. (1981): New subclass of birds from the Cretaceous of South America. Nature 292: 51–53.

3. Soft-tissue vessels and cellular preservation in Tyrannosaurus rex. MH Schweitzer, JL Wittmeyer, JR Horner, JK Toporski. Science 307 (5717), 1952-1955, 2005.

4. Schweitzer MH, Wittmeyer JL, Horner JR. Gender-specific reproductive tissue in ratites and Tyrannosaurus rex. Science. June 2005, 308 (5727): 1456–60

5. Jackson, F. D. & Varricchio, D. J. Abnormal, multilayered eggshell in birds:implications for dinosaur reproductive anatomy. J. Vertebr. Paleontol. 23,699–702 (2003).

6. Jackson, F. D. & Schmitt, J. G. Recognition of vertebrate egg abnormalities in the Upper Cretaceous fossil record. Cretac. Res. 29, 27–39 (2008).

7. Jackson, F. D. et al. Abnormal, multilayered titanosaur (Dinosauria: Sauropoda) eggs from in situ clutches at the Auca Mahuevo locality, Neuquén Province, Argentina. J. Vertebr. Paleontol. 24, 913–922 (2004).

8. Hunt, G. L. & Hunt, M. W. Clutch size, hatching success, and eggshellthinning in Western Gulls. Condor 75, 483–486 (1973).

9. Berg, C. et al. Embryonic exposure to oestrogen causes eggshell thinning and altered shell gland carbonic anhydrase expression in the domestic hen. Reproduction 128, 455–461 (2004).

10.D’Alba, L., Maia, R., Hauber, M. E. & Shawkey, M. D. The evolution of eggshell cuticle in relation to nesting ecology. Proc. R. Soc. B 283, 20160687 (2016).

11.Varricchio, D. J. & Jackson, F. D. Reproduction in Mesozoic birds and evolution of the modern avian reproductive mode. Auk 133, 654–684 (2016).