古代翼龙依靠“小脑袋”就已掌握飞行能力

研究由美国约翰斯·霍普金斯大学医学院进化生物学团队牵头完成，利用先进的化石成像技术重建翼龙及其近亲脑腔结构，并将其与早期鸟类和鳄类祖先进行系统对比。

研究负责人Matteo Fabbri指出，现生鸟类的大脑普遍较大，特别是与运动协调、视觉和空间感知相关的区域被视为促成飞行的重要前提，但翼龙的情况却截然不同：其大脑整体大小和形态更接近不具飞行能力的非鸟类恐龙，却仍然成为恐龙时代的强劲飞行者，有些物种翼展可达约9米、体重接近227公斤，被认为是继鸟类和蝙蝠之外三大独立演化出的主动飞行脊椎动物类群之一。

为了追溯翼龙飞行能力的起源，研究团队利用CT扫描和三维成像软件，对多具翼龙化石的脑腔进行重建，并特别关注负责视觉处理的视叶等关键区域的发育变化。 科学家将翼龙与其被确认的最近亲类群——生活在约2.42亿至2.12亿年前、树栖且不会飞的“lagerpetid”爬行动物进行比较，发现后者的大脑中视叶已出现明显扩展，被认为是为树栖生活和更精细的视觉能力提供优势，也可能为其翼龙后代后来“跃升天空”提前做好了神经感觉上的准备。

在对比分析中，翼龙同样具备较大的视叶，但除此之外，它们的大脑在整体形态和相对体积上与lagerpetid的相似度并不高。 研究团队认为，这种“局部相似—整体差异”的格局，意味着翼龙在演化起点附近就经历了一次快速的神经解剖学跃迁：在保留部分增强视觉等已有特征的基础上，迅速完成了为主动飞行服务的脑结构重塑，而并非像鸟类那样经历漫长、步骤分明的渐进式适应过程。

与翼龙的“突跃式”模式相比，鸟类被普遍认为是通过多阶段、循序渐进的方式获得飞行能力：其远古亲缘类群先在大脑半球、小脑和视叶等区域出现相对扩展，随后这些结构再“借用”并进一步优化，用于支持复杂的飞行控制与高效的感知—运动协同。 这一观点也得到此前其他研究的支持，例如有工作指出，小脑的体积扩张是鸟类飞行演化中的关键因素之一，因为小脑在调节肌肉运动、平衡和精细动作控制中发挥核心作用。

在进一步工作中，科学家还将翼龙脑腔与鳄类祖先和早期已灭绝鸟类的化石脑腔进行对比，发现翼龙的大脑半球虽然有所扩展，但总体仍仅相当于部分双足、类鸟恐龙（如驰龙类、伤齿龙类等）以及最早期鸟类始祖鸟的水平，明显小于现代鸟类的脑容量相对比值。 这一结果支持了一个重要结论：对于翼龙而言，飞行的实现并不依赖“鸟式”的大脑全面扩容，而是通过关键感觉区域（如视觉中枢）的适度强化，加上躯体结构和翼部形态的演化共同完成。

研究团队表示，下一步的关键，将是深入解析翼龙大脑各功能区的微观结构与连接模式，弄清在整体不算庞大的前提下，其神经系统如何协调肌肉、平衡和空间导航，从而支撑高效飞行。 相关成果以“在飞行演化过程中翼龙与非鸟类近鸟类之间的神经解剖趋同”为题发表在期刊《Current Biology》上，并获得包括美国国家科学基金会、欧盟以及多国科研基金的资助，为理解飞行以及神经感觉系统的演化提供了新的关键线索。

编译自/ScitechDaily