研究表明撲翼飛行可能存在多次獨立起源

長久以來，使用羽翼的撲翼飛行（flapping flight）被作為是鳥類最具標誌性的特徵之一。儘管一些非鳥恐龍的化石表明其可能具有與鳥類相似的飛行模式，但是撲翼飛行在鳥類及其近親中的演化過程依然有待研究。近日，《當代生物學》（Current Biology）雜誌在線發表中國科學院古脊椎動物和古人類研究所徐星團隊的最新研究成果。該成果使用暗示權重方法進行系統分析，更新了虛骨龍類的系統發育樹，並在此基礎上通過定量手段分析顯示撲翼飛行在近鳥類恐龍中可能有三次或以上的獨立起源。

中生代小型獸腳類恐龍的演化歷史存在多次演化趨同現象，造成了其系統發育分析結果存在一定的不確定性。作為探索演化問題的框架，系統發育的不確定性限制了對鳥類飛行起源等形態功能的演化歷史的精確分析。本次研究在擴充虛骨龍類演化矩陣的基礎上，在系統分析時對形態特徵使用暗示權重方法，通過對不同的特徵賦予權重以減弱演化趨同造成的分析結果不確定性。此次系統分析結果重新支持由馳龍科和傷齒龍科構成的單系的恐爪龍類，而近鳥龍類則處於鳥翼類基部，中國早白堊世熱河生物群的馳龍類成員以及北美的西爪龍（Hesperonychus）被歸入單系的小盜龍類。

基於新建的系統發育樹，研究團隊對帶羽翼的早期鳥翼類及與其親緣關係較近的近鳥類的動力撲翼飛行潛能進行了定量分析。研究中選取兩項指標，即翼載荷和起飛動力對相關化石物種和祖先節點進行了數值估算和重建。分析結果表明，大部分早期鳥翼類和部分非鳥恐龍，如小盜龍(Microraptor)和脅空鳥龍(Rahonavis）達到了現生可飛行鳥類的翼載荷和起飛動力的參考數值標準，即具有動力撲翼飛行的潛力。此外，部分小型非鳥恐龍的翼載荷達到現生可飛行鳥類的參考數值，但是起飛動力不足，而包括更大型獸腳類恐龍在內的其他類群兩項指標均未達到現生可飛行鳥類標準。

該研究支持了獸腳類恐龍多次獨立的撲翼飛行起源，在鳥翼類之外至少識別出兩次可能的動力飛行起源事件，而一系列非鳥恐龍的翼載荷和起飛動力也已接近現生鳥類的參考數值標準。研究成果表明，在鳥類最初成功起飛的同時，很多非鳥獸腳類恐龍很可能也已經在探索由兩翼輔助的運動模式，並且其中的一些也成功地扇動翅膀，飛向天空，而這些飛行獨立起源的具體細節和模式還有待進一步研究。

本研究由中科院古脊椎所與香港大學以及阿根廷、美國和英國的研究人員合作完成。