新研究首次揭示已滅絕脊椎動物的青春期發(fā)育

合肥工業(yè)大學教授劉俊團隊與德國波恩大學教授Martin Sander、日本東京城市大學Nakajima Yasuhisa博士團隊合作，首次識別出史前脊椎動物的青春期發(fā)育。6月23日，研究成果發(fā)表在《當代生物學》雜志上。

貴州龍繁殖姿勢復原圖。（Takumi繪）

包括鹿角、孔雀羽毛以及雄獅的鬃毛在內(nèi)，長期以來，這些被視為同一物種中不同性別間的顯著身體差異被稱為兩性異形或者是第二性征。這些引人注目的差異通常在個體成年后才出現(xiàn)，它們?yōu)槿藗兝斫鈩游锏纳L和繁殖提供了重要的信息。

在現(xiàn)生動物中，兩性異形通常在青春期伊始發(fā)育，其形成代表了性發(fā)育的完成。最通俗的例子是人類男性，胡須的生長與青春期的開始相對應。然而，在一些物種尤其是爬行動物中，兩性異形僅體現(xiàn)在成年后個體的體型差異上，這使得青春期的識別十分困難。

在過去的數(shù)個世紀里，雖然古生物學家們在一些化石中也發(fā)現(xiàn)了兩性異形的痕跡，但由于化石的保存限制以及化石標本的稀缺性，研究已滅絕動物的性發(fā)育及其對第二性征形成的影響更是困難重重。

貴州龍是一種發(fā)現(xiàn)于中國西南部三疊系（約2.4億年前）沉積物中的小型海生爬行動物。貴州龍化石具有數(shù)量豐沛、兩性異形顯著這兩大特征。成年的雄性貴州龍具有更為強壯的肱骨和更大的體型。

通過觀察肱骨截面，研究人員發(fā)現(xiàn)，不同性別的個體在發(fā)育過程中骨骼的生長發(fā)生了明顯變化。骨組織學表明雄性個體的肱骨由于不同區(qū)域的異速生長形成了三角形的肱骨中軸截面，而在雌性和幼年個體中，該區(qū)域的橫截面形狀則類似于橢圓形。此外，通過對幼年個體、青春期個體以及成年個體骨組織的對比研究，該團隊獲得了關(guān)于已滅絕爬行動物性發(fā)育開始和終止的重要信息。

劉俊介紹，盡管貴州龍的骨組織保存情況不是很好，但我們幸運地在樣品中發(fā)現(xiàn)了組織學和外部形態(tài)之間的關(guān)聯(lián)，這使得我們能夠觀察到性發(fā)育的過程。

通過對貴州龍骨密度和生長速率的分析，我們得出了貴州龍在青春期發(fā)生高速生長的結(jié)論。動物的兩性異形通常為生存或繁殖提供某種優(yōu)勢。青春期結(jié)束后，骨密度的增加表明生長放緩，能量分配轉(zhuǎn)向其他方面，比如繁殖。論文第一作者、合肥工業(yè)大學博士李強說。

另一方面，肱骨中軸的形狀變化對應著肌肉附著面積的增加，這表明雄性個體的前肢更為強壯。雄性貴州龍可能面臨更高的捕食壓力和更頻繁的爭斗，因此在青春期它們的前肢承受更強的外力刺激。德國波恩大學博士Nicole Klei介紹。

Nakajima Yasuhisa則認為，外部刺激假說為雄性個體強壯的前肢提供了一個合理的發(fā)育解釋。這個發(fā)現(xiàn)值得關(guān)注，因為它表明外部因素在雄性青春期骨骼生長中起到了一定作用。

此外，Martin Sander說，較強的前肢對于雄性個體的繁殖行為也可能具有優(yōu)勢。強壯的前肢有助于在交配過程中保持交配姿勢，類似于兩棲動物中的抱合交配。

在現(xiàn)生動物中，人們同樣可以找到由性激素調(diào)控的骨骼生長和因此導致的兩性異形的例子。

劉俊說，就像現(xiàn)生生物的性發(fā)育受到性激素調(diào)控一樣，內(nèi)源性激素的調(diào)控在滅絕動物肱骨發(fā)育中扮演同樣的角色也是可能的。青春期的內(nèi)源性激素調(diào)控和外部壓力刺激之間的相互作用共同促成了雄性貴州龍的肱骨形態(tài)轉(zhuǎn)變。（來源：中國科學報 王敏）

作者：劉俊等 來源：《當代生物學》