10月9日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏、李志恒与周忠和关于早期鸟类腕掌骨和腰带骨骼愈合的研究，发表在《美国科学院院刊》上，研究提出作用于骨骼愈合的发育过程在鸟类演化早期是多效性的，在鸟类演化后期，发育过程或受到飞行的选择限制而失去多效性，可能反映了发育可塑性。
相比于其它脊椎动物，鸟类骨骼系统最大的特点是骨骼愈合程度高，以适应飞行需要。最明显的是，手部的远端腕骨和三个掌骨愈合而成腕掌骨，腰带的髂骨、耻骨和坐骨围绕着髋臼愈合在一起。这些骨骼在爬行类，特别是鸟类的恐龙近亲中很少发生愈合，但亦有例外，如阿瓦拉慈龙类的Mononykus具有愈合的腕掌骨，驰龙类的Balaur具有愈合的腕掌骨和腰带。由于缺少过渡环节的化石，以及对现生鸟类骨骼愈合过程研究较少，骨骼愈合在鸟类演化历史中是如何发生的尚不清楚。
研究人员发现了一件距今约1.2亿年的早白垩世反鸟类化石，保存了完全愈合的腕掌骨和腰带，这是目前已知最早的同时具有愈合的腕掌骨和腰带的鸟类。科研人员以此为契机讨论了上述骨骼在副鸟类中的愈合程度，以及主要的转变阶段（副鸟类Paraves，是指包括所有鸟类，不包括窃蛋龙类的最广义类群，其中包括鸟类、擅攀鸟龙类、伤齿龙类和驰龙类）。通过对祖先节点特征的恢复，研究人员认为，腕掌骨和腰带的愈合是在少数非鸟类兽脚类恐龙、反鸟类和今鸟型类中独立发生的。在早白垩世鸟类中，小翼掌骨和大掌骨很少发生愈合，严格意义上的腕掌骨并不发育。腰带的三块骨骼愈合也很少在这一时期的鸟类出现。晚白垩世鸟类具有完全愈合的腕掌骨和腰带，显示了特殊的演化过程，却未受到关注。
在达尔文模式演化中，一种表型特征的出现很少是递进式，因为作用于该表型特征的发育过程在最初是多效性的，使该表型特征具有多种状态。腕掌骨和腰带愈合在副鸟类中的“不稳定”出现，说明作用于骨骼愈合的发育过程在鸟类演化之初是多效性的——愈合、不愈合、不完全愈合在个别非鸟类兽脚类恐龙和早期鸟类中均有出现。这些骨骼愈合在晚白垩世鸟类中毫无例外的出现，表明它的发育过程在鸟类演化后期受到“限制”，失去了多效性，骨骼愈合被“固定”在鸟类演化中。是什么样的机制造成发育过程多效性的失去，从而有利于腕掌骨和腰带愈合的出现？研究人员提出两种可能的解释。一种是基因或调控作用发生变异，导致愈合的腕掌骨和腰带在鸟类演化伊始的出现。另一种则可能与飞行的作用有关。愈合的腕掌骨能够为飞羽的提供稳定的附着点，而愈合的腰带能够更好发挥承重以及负担后肢肌肉的作用。上述骨骼在少数早白垩世鸟类的出现是飞行结构优化的体现，反映了不同环境（运动方式由陆地奔走变成飞行）作用下的发育可塑性（不愈合变为愈合）。两种假说需要发现更多的化石，并结合发育生物学的研究进行论证。
该研究得到了国家自然科学基金委员会基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”的资助。
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图1.具有愈合腕掌骨和腰带的早白垩世反鸟类化石——大平房翼鸟 （王敏供图）
图2.腕掌骨和腰带骨骼愈合在副鸟类中的演化（王敏供图）
