出品：科普中国
制作：栗静舒
监制：中国科学院计算机网络信息中心
上世纪八十年代 ， 美国堪萨斯大学的古鸟类学家拉里·马丁（Larry D. Martin）首次在白垩纪今鸟型类化石中观察到了齿骨边缘的一个小小骨茬 。 根据它所在的位置 ， 马丁将其命名为前齿骨 。
今鸟型类是中生代最为进步的鸟类支系 ， 现生鸟类就是从中演化而来 。 直至今日 ， 除了在中生代今鸟型类（如燕鸟、义县鸟、红山鸟等）中发现了前齿骨 ， 无论是在更原始的类群（比如始祖鸟 ， 孔子鸟或者反鸟类） ， 还是在现生鸟类里 ， 都再也追寻不到前齿骨的踪影 ， 因此可谓“空前绝后” 。
这块奇特的小骨头就像是谱写在演化史上神秘而孤立的一章 。 当前学术界对于这块小骨头的研究 ， 也仅停留在简要的描述阶段 ， 并不了解其来源以及功能 。
而马丁的学生——曾经在堪萨斯大学获得博士学位、现如今为中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员的周忠和 ， 却从未停止对它的好奇和探究 。 11月18日 ， 《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表了周忠和、Alida Bailleul团队的研究成果 ， 有望揭开这块神秘骨头的面纱 。
神秘小骨头的存在竟是为了获取食物？
本次研究的材料——热河生物群的马氏燕鸟（Yanornis martini）化石 ， 发现于中国辽宁省西部朝阳市的九佛堂组 ， 种名“马氏”就是为了纪念首次命名前齿骨的古生物学家马丁 。 燕鸟的大小与白鸽接近 ， 头骨很长 ， 嘴里约有30颗牙齿 。 从燕鸟胃部残留的鱼类骨骸推测 ， 鱼类可能是燕鸟的主要食物来源 。
此次 ， 当研究者运用骨骼形态观察、显微CT以及nano-CT断层扫描重建、古组织学切片、扫描电子显微镜分析等多种手段分析前齿骨时 ， 他们在前齿骨以及齿骨之间发现了特殊的关节软骨存在的痕迹 。
关节软骨痕迹 （图片来源：Bailleul et al.,PNAS, 2019）
关节软骨的存在表明 ， 前齿骨可能通过此关节与齿骨相连 ， 并受下颌神经分支的控制 。 这个关节可以增加下颌的活动性 ， 而这种增强的活动性显然与鸟类的取食功能有关 。 显然 ， 可动的下颌使得鸟类在猎食的时候拥有了更高度的灵巧性 ， 因此 ， 这一只马氏燕鸟在捕食它生命中“最后的晚餐”——某条鱼的时候 ， 前齿骨无疑发挥了一定的作用 。
马氏燕鸟复原图 （图片来源：论文作者提供）
前齿骨的“前身”
基于化石以及已有的现生鸟类的胚胎发育的研究数据 ， 研究人员对前齿骨的来源也进行了探讨 。
首先 ， 在现生鸟类齿骨骨骼形成的发育过程中 ， 并没有前齿骨发育的任何线索；其次 ， 研究者推测前齿骨与麦氏软骨（Meckel’s cartilage, 也称第一鳃弓软骨或下颌软骨）的发育也无直接关系 ， 而应该属于籽骨（Sesamoid bone）一类的骨骼 。
从解剖学上讲 ， 籽骨是嵌入肌腱内的骨骼 。 在人体内 ， 籽骨通常可见于跨关节的肌腱处（如手、膝、足等部位） ， 一般起到保护肌腱和提高其机械性的功能（例如存在于膝关节的髌骨） 。 而前齿骨就可能起到了相类似生物力学作用 。 一般情况下 ， 籽骨都生长在头后骨骼部分 ， 但是也有特殊情况 ， 比如北岛垂耳鸦的头骨内下颌关节部分 ， 就长有三块籽骨 。 而前齿骨 ， 可能就是这种长在头骨的特殊籽骨 。
也就是说 ， 前齿骨并非起源于颌骨中任何已有的骨骼 ， 它的出现代表今鸟类演化的一个特有支系中的创新特征 。 但是鉴于前齿骨的化石很小 ， 保存也更为罕见 ， 这一推测仍有待进一步研究予以验证 。
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