如果翅膀出現在飛行之前，它們是用來做什么的？

飛行可能是進化史上最具標志性的創新之一，但動物學家Piotr Jablonski確信，早期的翅膀首先是為了被看見，而不是為了飛行。

這個想法是在Jablonski研究美國西部的鳥類行為后產生的。他注意到一些鳥類會展開翅膀或扇開尾羽，將昆蟲引誘到開闊地帶。然后這些鳥會捕捉并吃掉蟲子。他思考，如果早期有翼恐龍是鳥類的祖先，也許恐龍也做同樣的事情。

非常規的實驗方法

多年來，Jablonski和他的同事們一直在對這個想法進行測試，向真實的昆蟲展示機器人和計算機模擬的恐龍，并記錄它們的大腦活動。這種方法可能看起來非常規，但該團隊是越來越多希望實驗重建難以捉摸事物的科學家群體的一部分：早已滅絕的動物的行為。

在實驗中，現就職于波蘭科學院華沙動物學博物館和研究所的Jablonski及其同事專注于一種名為「近鳥龍類」（pennaraptorans）的小型有羽恐龍。這些動物的「原翅膀」不太可能支持飛行，明尼阿波利斯明尼蘇達大學的脊椎動物古生物學家Minyoung Son說。

空氣動力學限制

他說，翅膀的表面積太小，無法產生將近鳥龍類提升離地所需的空氣動力。而且它們的翅膀關節的活動范圍也會限制它們的運動。此外，Son說，羽毛需要具有不對稱的形狀才能具有空氣動力學特性，而根據化石記錄，這些恐龍「還沒有空氣動力學羽毛」。

為了測試史前狩獵策略，Jablonski、Son和他們的同事首先建造了一個機器人恐龍。他們以火雞大小的「尾羽龍」（Caudipteryx）為模型，它是最完好保存的「有翼」近鳥龍類之一。團隊在機器人的手臂上添加了可拆卸的翅膀，以測試昆蟲對單獨手臂或帶有翅膀的手臂的反應。

Robopteryx實驗

當他們命名為「Robopteryx」的機器人完成時，Jinseok Park將其帶到韓國首爾一條穿過自然區域的鋪砌小路上，在那里它可以遇到野生蝗蟲（Oedaleus infernalis）。機器人會用科學家所謂的「驚飛展示」 confronting 蝗蟲，向兩側展開翅膀或向昆蟲傾斜并猛然向前彈射尾巴。

在兩年夏天的數百次展示中，現就職于德國普拉內格馬克斯·普朗克生物智能研究所的鳥類學家Park，比較了蝗蟲逃離Robopteryx的頻率，包括有原翅膀和沒有原翅膀的情況。根據2024年發表在《科學報告》（Scientific Reports）上的研究結果，帶有原翅膀的驚飛展示更有效。

神經反應實驗

但研究人員仍然對不同風格的原翅膀運動和不同種類的驚飛展示感到好奇。團隊沒有建造另一個機器人，而是選擇在計算機屏幕上制作一個尾羽龍動畫并向昆蟲展示。這一次，團隊專注于家養蝗蟲及其對驅動逃避的運動神經反應。

這個過程是侵入性的。Park將一根電極鉤在每只蝗蟲的神經索上，同時將另一根釘在其腹部。然后電極連接到檢測和記錄神經活動的專門儀器。團隊在4月7日發布在bioRxiv上的論文中報告說，當動畫尾羽龍有原翅膀而不是僅僅有前肢時，視覺展示在引發昆蟲神經反應方面更有效。

研究意義與局限

雖然關于近鳥龍類的信息仍然不足，無法得出結論說它們的原翅膀實際上被用于驚飛展示，「這項工作非常優雅和有說服力地表明，這是可能的，」加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學的古生物學家Corwin Sullivan說。

這還不是全部。「假設早期近鳥龍類的羽毛被用于這些驚飛展示，」Sullivan說。「這并不意味著它們不能被用于其他事情。」Jablonski同意。他 and Sullivan都建議恐龍也可能向潛在配偶揮動翅膀。

這項研究為翅膀進化前的功能提供了新的視角。傳統上，科學家們認為翅膀主要是為了飛行而進化的。但這項研究表明，翅膀可能首先進化用于視覺展示、求偶或狩獵輔助，然后才被改編用于飛行。這種「預適應」（pre-adaptation）在進化中很常見——結構首先用于一種功能，然后被改編用于完全不同的目的。

羽毛的進化尤其引人入勝。早期羽毛可能用于保溫、展示或感覺功能，然后才進化出空氣動力學特性，使主動飛行成為可能。這項研究支持這樣一個場景：羽毛的視覺功能可能在其空氣動力學功能之前進化。

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

作者：Lily Burton | 發布時間：13小時前