古脊椎动物与古人类研究所研究给恐龙蛋的次生壳单元形成机制

中新网5月31日电,这个由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高级工程师张蜀康领衔的团队,把中外学者聚集在一起,给恐龙蛋的次生壳单元形成机制这一难题找到了答案。这次合作研究,不光有荷兰乌特勒支大学和西班牙巴塞罗那自治大学的人员参与,还有浙江自然博物院以及韩国首尔大学的研究教授崔胜(Seung Choi)。张蜀康把论文以第一作者和通讯作者的身份交给了《科学进展》,论文于北京时间5月31日凌晨上线发表。 对于恐龙蛋中常见但现代鸟蛋却很罕见的次生壳单元到底是怎么来的,科学界一直争论不休。张蜀康解释说,钙质层是由壳单元构成的,那些从壳膜长出来的叫初生壳单元,而在钙质层内部生长出来的就叫次生壳单元。由于对这种结构缺乏深入研究,关于它是生物成因还是非生物成因的问题还没盖棺定论。产自中国的恐龙蛋壳普遍有这种结构,中国学者觉得这是生物成因,能作为分类特征用;但欧洲学者根据当地蜥脚类恐龙的蛋壳研究,却认为它是非生物成因。 这次研究给恐龙蛋的大部分主要类群都做了分析,还拿鸟蛋、龟蛋和鳄鱼蛋作对比。电子背散射衍射显示,大多数恐龙蛋次生壳单元的c轴都是围绕核心放射状排列并平行蛋壳生长方向延伸的,只有靠近气孔道的才会朝气孔道方向走。这些单元在晶界图上有带纹理的灰色背景,且KAM值很高。这些结晶学特征跟初生壳单元几乎一模一样,尤其是跟龟蛋和鳄鱼蛋的次生壳单元一致。扫描电镜和透射电镜也发现这些单元有很多细小的槽和孔洞,跟鸟蛋的壳单元很像。 这种结构让恐龙蛋具备了保护胚胎和防止失水的功能。在气孔道发达的蛋壳里,次生壳单元会叠在初生壳单元上面或者长在气孔道里;而在气孔道少的蛋壳里,它们往往被包裹起来失去了原本的作用。那些不受其他结构干扰的次生壳单元c轴还是平行蛋壳方向生长的,这就反驳了基于鸟蛋壳提出的“竞争假说”。 以往有观点说恐龙蛋壳跟现代楔齿蜥的相似,是壳膜纤维和单元同时生长出来的;但这次研究表明它其实和龟鳄类一样是先形成壳膜再长纤维和单元的。张蜀康还指出,像蜥脚类、鸭嘴龙类甚至基干坚尾龙类产的蛋都有这种结构,而手盗龙类的蛋壳很少出现。这说明兽脚类恐龙在向鸟类演化时蛋壳机制变了:一方面它们的基质纤维能造出更有序的亚层结构;另一方面不同支系的钙质层可能是各自独立进化出来的。不过从分子机制来看也不能排除所有支系的次生壳单元有深层同源性的可能。