如果要描述雄性孔雀的尾羽,您可能会选择“耀眼”或“美丽”之类的词。你可能不会选择“隐身”、“空气动力学”或“微妙”。孔雀尾巴只是一个例子,说明进化如何在更容易生存的有利特征和更容易找到伴侣的特征之间走一条线——有时,它不是关于“适者生存”,而是更多关于“生存”。最性感的。”在CurrentBiology的一篇新论文中,科学家们以一种来自白垩纪早期的鸟类化石的形式发现了这个古老难题的证据,它的一对精致的尾羽比它的身体还长。
“我们以前从未在化石鸟类中看到过这种不同种类尾羽的组合,”芝加哥菲尔德博物馆的古生物学家、该研究的作者之一JingmaiO'Connor说。
“这一新发现生动地展示了自然选择和性选择之间的相互作用如何从最早的历史中塑造了鸟类的尾巴,”中国科学院研究员、该论文的第一作者王敏以及来自南京大学和山东的科学家说。天宇自然博物馆。
该化石是在中国东北热河生物群的1.2亿年前的沉积物中发现的。研究人员以中国神话中的一种鸟元初为名,将其命名为元初鸟。它是一只小鸟,大约有蓝鸟那么大,但它的尾巴却超过了身体长度的150%。尾巴的长度并不是它唯一不寻常的地方。
“它的底部有一扇短羽毛,然后是两根极长的羽毛,”奥康纳说。“长羽毛以中央脊椎为主,称为轴,然后在末端呈羽状。短尾扇和两根长羽毛的组合称为针尾,我们在一些现代鸟类中看到它,如太阳鸟和格查尔。”
“Yuanchuavis是中生代最成功的鸟类Enantiornithes中第一个有记录的针尾鸟,”Wang说。“值得注意的是,原捕鸟保留的形态基本上代表了先前在其他与原捕鸟最密切相关的其他对映鸟氨酸中识别的两种尾部形态的组合:尾扇具有空气动力学功能,而细长的中央成对羽流用于展示,它们一起反映了自然选择和性选择之间的相互作用。”换句话说,原捕鸟本来可以飞得很好,但它长长的尾羽本来可以帮助它寻找配偶,但它的飞翔并没有变得更容易——它花哨的尾巴实际上是一种拖累。
自达尔文时代以来,自然选择和性选择之间的这种平衡就引起了科学家们的兴趣:如果进化产生的生物体能够更好地应对周围世界的压力,那么为什么动物会发展出使其飞行更差或更引人注目的特征?它的掠食者?
“科学家将像大尾巴这样的特征称为‘诚实信号’,因为它是有害的,所以如果有这种特征的动物能够在这种缺陷下存活下来,那就表明它真的很健康,”奥康纳说。“一只雌鸟会看着一只有着笨拙笨重尾羽的雄鸟,心里想,‘伙计,如果他能在如此荒谬的尾巴下存活下来,那他一定有很好的基因。’”
仅凭几根尾羽,科学家们就已经能够拼凑出关于原捕鸟生活中是什么样子的假设。长而精致的尾羽可以帮助吸引配偶,但它们并不是特别有用——它们的空气动力学性能不如短羽扇,因此拥有它们的鸟类往往不会生活在需要出色飞行的地方。奥康纳说:“生活在更恶劣环境中的鸟类需要能够很好地飞行,就像在开放环境中的海鸟一样,它们的尾巴往往很短。”“尾巴精致、不太擅长飞行的鸟类往往在森林等密集、资源丰富的环境中发光。”
孔雀石太阳鸟,一种现代鸟类,长着类似于远查维斯的针尾。信用:杰森韦克斯坦
当鸟类的某些特征使它们的飞行效率降低或更容易被捕食者注意到时,这往往会提供一些关于它们的家庭生活的信息。“当你在一只鸟身上看到一些非常奢侈的东西时,那只鸟通常是雄性的,不太关心照顾它的幼鸟,”奥康纳说。大而华丽的羽毛需要更多的资源来维持,这使得雄性无法在育儿上投入资源,而且他的羽毛可能会引起人们对其巢穴位置的注意。因此,它的普通伙伴将承担大部分照顾年轻人的工作。
除了更好地描绘这种特定鸟类在生活中的样子之外,元捕鸟的发现还可以帮助科学家回答关于在6600万年前大灭绝事件中幸存下来的鸟类的更宏观问题。Yuanchuavis是一种对映鸟氨酸,是一个在恐龙时代非常成功但与恐龙一起灭绝的群体的成员。“了解为什么活的鸟类是当今陆地上最成功的脊椎动物群体是一个极其重要的进化问题,因为无论是什么让它们如此成功,很可能也让它们在巨大的流星撞击地球时幸存下来,而所有其他鸟类和恐龙灭绝了,”奥康纳说。
了解性选择可能如何塑造像远捕鸟这样的古代鸟类可以帮助我们更好地了解今天的鸟类多样性。“众所周知,性选择在现代鸟类的物种形成和识别中起着核心作用,证明了巨大的奢华羽毛、装饰、声音和舞蹈,”王说。“然而,考虑到化石记录的不完善性,很难判断一个给定的化石结构是否是由性选择形成的。因此,这种新化石鸟类中保存完好的尾羽提供了关于性选择如何进行的重要新信息。从它们最早的阶段就塑造了鸟类的尾巴。”
奥康纳说:“我们在远查维斯的羽毛中看到的复杂性与我们假设活鸟类如此多样化的原因之一有关,因为它们可以仅通过羽毛的差异和歌曲的差异将自己分成不同的物种。”“令人惊讶的是,远查维斯让我们假设这种复杂的羽毛可能已经存在于早白垩世。”