显微镜下的羽毛特征解释了为什么这些非常危险的鸟会发光

时间:2020-06-23 18:02 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

显微镜下的羽毛特征解释了为什么这些非常危险的鸟会发光

食火鸡是不会飞的大鸟,头是蓝色的,脚长得像恐龙;它们看起来就像被时间遗忘的鸸鹋,它们客观上很可怕。它们和它们的鸵鸟和几维鸟表亲一样,也是1亿年前从鸡、鸭和鸣禽中分离出来的鸟类家族的一员。

在鸣禽和它们的近亲身上,科学家们发现羽毛的物理构成可以产生彩虹般的色彩,但直到现在,科学家们才在食火鸡身上发现这种现象。在一篇发表在《科学进展》杂志上的论文中,研究人员发现了黑鸟羽毛的光泽和5200万年前鸟类羽毛的外观。

很多时候我们忽视了这些奇怪的不会飞的鸟。当我们思考早期的鸟类是什么样子的时候,研究这两个8000万年前可能从一个共同祖先分支而来的姊妹谱系是很重要的。该论文的第一作者、菲尔德博物馆的科学家查德·埃利亚森说。

显微镜下的羽毛特征解释了为什么这些非常危险的鸟会发光

理解基本的属性,比如颜色是如何产生的,是我们在活着的动物身上经常认为是理所当然的事情。当然,我们认为,我们必须知道所有该知道的事情吗?但在这里,我们从简单的好奇心开始。是什么让食火鸡如此闪亮?查德发现了这种在鸟类中未被描述的发光的潜在机制。这些观察是理解颜色演变的关键,也告诉我们如何看待灭绝的物种。德克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地球科学学院的古生物学家、该论文的资深作者朱莉娅·克拉克说。埃利亚松在德克萨斯大学与克拉克合作进行这篇论文的研究,这是国家科学基金会(NSF EAR 1355292)资助的一个更大的项目的一部分,目的是研究像食火鸡这样的不会飞的鸟类是如何进化出它们的特征特征的。

在人类和其他哺乳动物中,颜色主要来自于我们皮肤和头发中的黑色素等色素。Birds’颜色并不仅仅来自于色素;它们的一些颜色,比如蜂鸟身上的彩虹斑点和乌鸦身上闪闪发亮的黑色,都是由它们羽毛的物理组成决定的。它们细胞中产生色素的部分,即黑素体,会影响羽毛;颜色取决于光线如何反射这些黑素体。不同形状或排列的黑素体可以产生不同的结构颜色,构成鸟类的角蛋白层也可以产生不同的结构颜色。羽毛。它们能反射彩虹般的光,它们能区分暗淡无光的羽毛和有光泽的羽毛。

科学家们从来没有在食火鸡和鸵鸟等古颌类动物的羽毛中发现结构颜色,只有在鸣禽等新颌类鸟类中才发现。但是古颌类动物可以形成结构性的颜色:食火鸡身上的蓝色皮肤;头部的颜色是由结构决定的,它们的近亲tinamous蛋上的光泽也是由结构决定的。Eliason和Clarke研究鸟类和恐龙的结构颜色,想看看结构颜色是否也存在于古gnath鸟类的羽毛中。

鸟的羽毛的结构有点像树。穿过中间的长树干叫做脊柱,它有叫做倒钩的树枝。倒刺上覆盖着微小的结构,称为小枝,类似于树枝上的叶子。在其他有光泽的鸟类中,光泽是由羽枝上的羽枝和黑素体层的形状产生的。然而,埃利亚森和克拉克在食火鸡的羽毛中却没有发现这一点。相反,他们发现这种闪亮的黑色来自羽毛中间的羽轴。由于食火鸡羽毛上蓬松的羽小枝非常稀疏,因此羽轴比厚羽毛的暴露在光线下的机会要多。鸟,给它一个真正发光的机会。

除了发现食火鸡羽毛的结构颜色,Eliason和Clarke还探索了生活在5200万年前的食火鸡的一个表亲的羽毛。已经灭绝的鸟Calxavis grandei生活在现在的怀俄明,它的化石保存得非常完好,包括羽毛的痕迹。

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你可以看到一块化石板,看到它们羽毛的轮廓,因为你可以看到在5000万年左右之后残留下来的黑色黑色素斑点。Eliason解释道。我们从黑色素的黑点处剥下化石的小薄片,然后用扫描电子显微镜寻找保存下来的黑素体的残片。

通过在显微镜下观察这些羽毛印记,研究人员能够看到羽毛叶状小枝中产生色素的黑素体的形状。黑素体又长又细,呈绿色豆状,在现代鸟类中与虹彩有关。

在这项研究之前,科学家们从未在古颌动物的羽毛中发现结构颜色的证据;现在,他们有了两个不同的例子。研究人员还不确定为什么食火鸡和鸟类化石会进化出两种不同的方式来长出闪亮的羽毛;为什么要另起炉灶呢?埃利亚松怀疑,没有飞行能力可能会给食火鸡更多的空间来试验它们的羽毛。在飞行的鸟类中,包括本研究中的化石鸟类,羽毛结构的首要任务是空气动力学。由于食火鸡不需要担心飞行,它们有更多的进化余地来发展其形状奇特、刺厚的羽毛。需要能够飞行是对机翼形状的一种非常强的稳定力。Eliason说。失去了这种需要飞翔的约束,可能会产生新的羽毛形态,以一种飞翔的鸟所不具备的方式产生光泽。

除了这个研究提出的问题之外,还有为什么这些鸟会有这样的行为?埃利亚森和克拉克指出,羽毛的进化如此不同,它让我们对地球上的生命有了更全面的了解。它让我们得以一窥恐龙灭绝、鸟类崛起的年代。Eliason说。研究这些古地堑让我们更好地了解那里发生了什么,因为你不能只研究新地堑;你需要研究姐妹俩,才能了解她们的祖先。

参考文献:《鸟食光泽与结构色彩的一种新形式》Chad M. Eliason和Julia A. Clarke, 2020年5月13日,科学进步。

DOI: 10.1126 / sciadv.aba0187

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