断尾逃生是许多现生蜥蜴的重要防御策略:受到攻击时,它们通过神经与肌肉系统主动断尾,这一现象称为尾部自切(autotomy);断尾后尾巴还能再生,其中软骨重建为脊椎动物再生能力的演化提供了关键样本,也受到现代医学关注。这套"断尾—再生"机制依赖尾部脊椎中预先发育的断裂面(fracture planes),即椎体与椎弓中的特殊骨骼结构。断裂面并非千篇一律:它在椎体、椎弓与尾椎横突之间发育的三维"路径",在现代蜥蜴中具有分类学意义——不同类群的断裂面三维形态存在差异,广泛用于系统发育分析。正因如此,化石中能否识别这一三维结构,就成了一个兼具分类学价值与演化意义的问题。蜥蜴类尾椎断裂面的化石记录最早可追溯到侏罗纪,并在白垩纪多个类群中存在,但受保存条件限制,以往研究多局限于不完整的二维数据,三维结构的化石证据十分稀少。
近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所易鸿宇(通讯作者)联合沈阳师范大学候世林(第一作者)、山东科技大学周长付,在《Swiss Journal of Palaeontology》发表研究,以高分辨率X射线CT扫描技术为手段,对这一问题进行了探索。团队对两件产自早白垩世热河生物群的蜥蜴化石——矢部龙(Yabeinosaurus)与大凌河蜥(Dalinghosaurus)的尾椎进行三维重建,在化石蜥蜴中揭示了与现生类群相似的断裂面结构,也发现了化石类群独有的形态。
研究表明,两种蜥蜴的断裂面在尾椎中的位置存在差异。矢部龙的断裂面位于尾椎横突内部,这一特征与现生石龙子科、蛇蜥科的形态相似。而大凌河蜥的断裂面则处于横突后方,与现生壁虎亚目、鬣蜥亚目、石龙子亚目中正蜥科的构造更为接近。这种形态差异表明,现生蜥蜴断裂面的形态多样性在早白垩世就已经出现。三维数据更首次复原了大凌河蜥呈扇形的椎弓,与现生沙漠鬣蜥属十分相似,但大凌河蜥神经棘结构与沙漠鬣蜥截然不同。
更有趣的是,大凌河蜥的尾椎断裂面表现出部分愈合的特征——断裂面在椎体和横突中十分发育,但在上方的椎弓中却愈合了。在现生蜥蜴的成体中,类似的愈合现象会限制尾部自切的能力。研究据此推测,大凌河蜥可能在不同发育阶段采用不同的逃生策略:幼体依靠断尾以躲避捕食者,而随着个体发育、体型增大,抵御捕食者能力增强,主动断尾行为会减少。二叠纪爬行动物大鼻龙类的化石同样显示,尾椎断裂面在幼体中不愈合,在部分成体中趋于愈合,这与大凌河蜥所呈现的发育阶段形成了呼应。
该研究的意义不仅在于揭示了化石蜥蜴断尾结构的精细解剖特征,更展示了高精度CT扫描技术在古生物学研究中的巨大潜力。多数早期鳞龙类体型微小,化石常受挤压变形,传统方法难以获取内部骨骼信息。CT三维成像的应用,使研究者得以从压扁保存的标本中提取行为与生长方面的关键线索,为理解化石爬行动物的生态适应提供了新的窗口。研究得到国家重点研发计划(2024YFF0807603)、国家自然科学基金委基础中心项目(NSFC42288201)、中国科学院稳定支持等项目的资助。
论文链接:https://sjp.pensoft.net/article/198907/

图1 两件产自早白垩世热河生物群的蜥蜴化石及其尾部三维模型。(A-B)矢部龙(Yabeinosaurus);(C-D)大凌河蜥(Dalinghosaurus)。

图2 现代蜥蜴尾部脊椎的三维模型。尾椎断裂面可能位于横突之后(A-B)、之前(C-D)或沿横断面穿过横突(E-F)。

图3 大凌河蜥尾椎与现生蜥蜴对比。主要展示椎弓中的扇形结构(A-C)及部分愈合的尾椎断裂面(D)。艺术复原图(E)为现生成体阿根廷黑白泰加蜥(Salvator merianae)。