如果翅膀出现在飞行之前，它们是用来做什么的？

飞行可能是进化史上最具标志性的创新之一，但动物学家Piotr Jablonski确信，早期的翅膀首先是为了被看见，而不是为了飞行。

这个想法是在Jablonski研究美国西部的鸟类行为后产生的。他注意到一些鸟类会展开翅膀或扇开尾羽，将昆虫引诱到开阔地带。然后这些鸟会捕捉并吃掉虫子。他思考，如果早期有翼恐龙是鸟类的祖先，也许恐龙也做同样的事情。

非常规的实验方法

多年来，Jablonski和他的同事们一直在对这个想法进行测试，向真实的昆虫展示机器人和计算机模拟的恐龙，并记录它们的大脑活动。这种方法可能看起来非常规，但该团队是越来越多希望实验重建难以捉摸事物的科学家群体的一部分：早已灭绝的动物的行为。

在实验中，现就职于波兰科学院华沙动物学博物馆和研究所的Jablonski及其同事专注于一种名为「近鸟龙类」（pennaraptorans）的小型有羽恐龙。这些动物的「原翅膀」不太可能支持飞行，明尼阿波利斯明尼苏达大学的脊椎动物古生物学家Minyoung Son说。

空气动力学限制

他说，翅膀的表面积太小，无法产生将近鸟龙类提升离地所需的空气动力。而且它们的翅膀关节的活动范围也会限制它们的运动。此外，Son说，羽毛需要具有不对称的形状才能具有空气动力学特性，而根据化石记录，这些恐龙「还没有空气动力学羽毛」。

为了测试史前狩猎策略，Jablonski、Son和他们的同事首先建造了一个机器人恐龙。他们以火鸡大小的「尾羽龙」（Caudipteryx）为模型，它是最完好保存的「有翼」近鸟龙类之一。团队在机器人的手臂上添加了可拆卸的翅膀，以测试昆虫对单独手臂或带有翅膀的手臂的反应。

Robopteryx实验

当他们命名为「Robopteryx」的机器人完成时，Jinseok Park将其带到韩国首尔一条穿过自然区域的铺砌小路上，在那里它可以遇到野生蝗虫（Oedaleus infernalis）。机器人会用科学家所谓的「惊飞展示」 confronting 蝗虫，向两侧展开翅膀或向昆虫倾斜并猛然向前弹射尾巴。

在两年夏天的数百次展示中，现就职于德国普拉内格马克斯·普朗克生物智能研究所的鸟类学家Park，比较了蝗虫逃离Robopteryx的频率，包括有原翅膀和没有原翅膀的情况。根据2024年发表在《科学报告》（Scientific Reports）上的研究结果，带有原翅膀的惊飞展示更有效。

神经反应实验

但研究人员仍然对不同风格的原翅膀运动和不同种类的惊飞展示感到好奇。团队没有建造另一个机器人，而是选择在计算机屏幕上制作一个尾羽龙动画并向昆虫展示。这一次，团队专注于家养蝗虫及其对驱动逃避的运动神经反应。

这个过程是侵入性的。Park将一根电极钩在每只蝗虫的神经索上，同时将另一根钉在其腹部。然后电极连接到检测和记录神经活动的专门仪器。团队在4月7日发布在bioRxiv上的论文中报告说，当动画尾羽龙有原翅膀而不是仅仅有前肢时，视觉展示在引发昆虫神经反应方面更有效。

研究意义与局限

虽然关于近鸟龙类的信息仍然不足，无法得出结论说它们的原翅膀实际上被用于惊飞展示，「这项工作非常优雅和有说服力地表明，这是可能的，」加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的古生物学家Corwin Sullivan说。

这还不是全部。「假设早期近鸟龙类的羽毛被用于这些惊飞展示，」Sullivan说。「这并不意味着它们不能被用于其他事情。」Jablonski同意。他 and Sullivan都建议恐龙也可能向潜在配偶挥动翅膀。

这项研究为翅膀进化前的功能提供了新的视角。传统上，科学家们认为翅膀主要是为了飞行而进化的。但这项研究表明，翅膀可能首先进化用于视觉展示、求偶或狩猎辅助，然后才被改编用于飞行。这种「预适应」（pre-adaptation）在进化中很常见——结构首先用于一种功能，然后被改编用于完全不同的目的。

羽毛的进化尤其引人入胜。早期羽毛可能用于保温、展示或感觉功能，然后才进化出空气动力学特性，使主动飞行成为可能。这项研究支持这样一个场景：羽毛的视觉功能可能在其空气动力学功能之前进化。

原文链接：Science News - If wings came before flight, what were they for?

作者：Lily Burton | 发布时间：13小时前