當代研究者相信現生鳥類是由兩隻腳走路為主的獸腳亞目恐龍（Theropoda）演化而來，這個名詞也許陌生，但相信許多人耳熟能詳的暴龍與迅猛龍就在此類群中。恐龍與今日鳥類的關係，雖然早在湯瑪士赫胥黎（Thomas Huxley，十九世紀的英國生物學家）的時代就因為骨骼結構與恐龍化石之相似性而提出相關假說。但是要成為共同的認知則必須等到近十多年羽毛恐龍的發現，才得到更具信服性的證據。也因為鳥類與恐龍的關聯性，許多研究團隊致力於用鳥類作為模型來”擬似”、推測早已滅絕的恐龍。
然而，鳥類的外型特徵與恐龍化石所顯示的型態簡直差了十萬八千里。先不論巨大的體型差異，單就外觀來看，首先可以發現的便是嘴喙形狀差異甚大。鳥喙完全密合而且上顎骨較為尖銳，現生的爬行動物與恐龍喙部都相對短小而無縫合。因此，科學家嘗試調控胚胎期的基因表現進而修改發育過程，探索是否能以此方法逆向重塑演化的軌跡、重演鳥喙出現的歷程。就在2015年，一篇發表於Evolution期刊上，由哈佛大學的生物學家Arkhat Abzhanov主持的團隊發表文章詳細地描述如何使用抑制子（抑止基因表現與阻礙訊息傳遞的蛋白質）調節兩種基因（Fgf8 與Shh）以阻止上顎骨的縫合[2]。此外，此研究團隊也阻礙了雞胚胎中的WNT訊息路徑，進而抑制上顎骨的突出延長。他們的實驗結果顯示，當抑制程度越高，會使雞胚胎嘴喙部分發育得成越來越像現存的鱷魚（如圖）。而顎骨也會較為接近化石解剖中顯示的恐龍顎骨型態。
因此，本文章一方面報告新穎的研究成果，另一方面也揭示一種融合傳統化石解剖分析、現代發育生物學的研究方向、以及分子生物學中基因調控的新型古生物研究模式。除了研究方法的革新，藉由鳥類胚胎發育配合化石分析的研究，此文章進一步推論一種叫做幼體延續（paedomorphosis）[3]的演化模型，試圖解釋鳥類怎麼從巨大的恐龍演化過來，尤其是鳥喙的出現與體型變化。由這篇文章衍生出的討論，發現鳥類其實極度相似於幼小的恐龍。尤其是最古老的鳥類與迅猛龍的晚期胚胎化石在形態學上極度相似[4]。因此，今天的鳥類基本上可說是「娃娃臉」的幼體恐龍，而幼體發育帶動的演化幫助鳥類擁有更大的大腦（如同人類幼體，頭顱與身體的比例遠大於成人）以及擁有更多演化潛能的鳥喙。而藉由幼體延續的演化途徑，使得鳥類的祖先得到相對成功的體型與器官，使得他們的後裔逃過了白堊紀大滅絕而昌盛繁榮至今。
圖說：由調控上顎與喙的基因，使得雞的胚胎（左）發育出類似鱷魚般（右）鈍頭未密合的型態（中）
圖片出處：
https://doi.org/10.1111/evo.12684
參考文獻：
- Grossi B, Iriarte-Díaz J, Larach O, Canals M, Vásquez RA. Walking Like Dinosaurs: Chickens with Artificial Tails Provide Clues about Non-Avian Theropod Locomotion. Farke AA, ed. PLoS ONE. 2014;9(2):e88458. doi:10.1371/journal.pone.0088458.
- Bhullar BA, Morris ZS, Sefton EM, Tok A, Tokita M, Namkoong B, Camacho J, Burnham DA, Abzhanov A. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history. Evolution. 2015 Jul;69(7):1665-77. doi: 10.1111/evo.12684.
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. Paedomorphosis. Encyclopaedia Britannica. http://goo.gl/4H9Jcx
- Bhullar BA, Marugán-Lobón J, Racimo F, Bever GS, Rowe TB, Norell MA, Abzhanov A. Birds have paedomorphic dinosaur skulls. Nature. 2012 Jul 12;487(7406):223-6. doi: 10.1038/nature11146.
撰文│陳彥善
審稿│陳 曦
