160多年前，第一塊始祖鳥化石的出土曾在科學界引起巨大轟動——這種長著羽毛的“恐龍鳥”，正是達爾文演化論的最佳“代言人”。然而，它到底是如何實現從陸地爬行到天空翱翔的？這一演化之謎，至今尚未完全揭曉。
近日，一支由中美兩國科學家組成的聯合團隊，歷時3年，通過對最新發布的芝加哥始祖鳥化石的深入研究，終于為這幅演化“拼圖”增上了關鍵一塊。相關研究成果發表于《自然》。
“運用高精度CT掃描重建等手段，我們發現了始祖鳥骨骼、軟組織、羽毛上此前從未為人所知的細節特征，為恐龍向鳥類演化的完整進程提供了全新線索。”論文共同通訊作者、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員胡晗告訴《中國科學報》。
芝加哥始祖鳥生態復原圖。 Michael Rothman/繪始祖鳥標本的“里程碑”
始祖鳥化石是目前已知的最古老鳥類化石。在達爾文《物種起源》發表兩年后，也是演化論飽受爭議的時期，它的橫空出世揭示了鳥類的爬行類動物起源，使得神創論者黯然退場。
和所有始祖鳥化石一樣，芝加哥始祖鳥也出土于德國索倫霍芬地區的石灰巖沉積層，是目前已知的第14件始祖鳥標本。盡管早在1990年之前就被發現，但它一直以來都“藏珠”于各位私人收藏家手中，無法實現更多的研究價值。
直到2022年，在多方協助下，這塊化石到了美國菲爾德博物館，它身上潛藏的演化秘密逐漸被揭開。
生活在約一億五千萬年前的始祖鳥體型不大，而芝加哥始祖鳥標本更是目前人們發現的體型最小的標本，大小僅與一只鴿子相當。
“這件標本可以說是始祖鳥研究史上的‘里程碑式標本’。”胡晗說，它的保存極為完整，不僅大部分骨骼較為立體，同時還保存了罕見的軟組織如皮膚、趾墊、羽毛等重要信息。“為深入理解其形態信息和生態適應提供了獨一無二的證據。”
芝加哥始祖鳥標本。受訪者供圖
補上“缺失的一環”
基于芝加哥始祖鳥標本極其完美的保存狀態，研究人員將探索的目光鎖定在了其頭部、四肢及飛羽等部位。
據胡晗介紹，始祖鳥的頭骨形態介于傷齒龍類和其他白堊紀鳥類之間，代表著從非鳥恐龍缺乏靈活性的頭骨向更輕便靈活的鳥類型頭骨過渡的關鍵階段
與此同時，芝加哥始祖鳥足部的軟組織結構顯示出其可能與現生地棲鳥類相似的特征。論文第一作者、菲爾德自然歷史博物館副教授鄒晶梅表示：“它們可能有部分時間在地面行走，同時擁有攀爬樹木的能力。”
芝加哥標本還是首件發現三級飛羽的始祖鳥標本。三級飛羽是一組附著在肱骨和尺骨上、位于翅膀和身體之間的飛羽，始祖鳥借助它來維持連續的空氣動力學平面，從而實現飛行。鄒晶梅表示，這一結構在與鳥類密切相關的帶羽毛恐龍中從未出現過，說明這可能是始祖鳥為了適應主動飛行而演化出的創新特征。
這些新發現厘清了始祖鳥“新舊兼具”的鑲嵌演化特征。“正因為同時具有原始與進步的特征，它補上了演化進程上‘缺失的一環’，鏈接起人們對于恐龍向鳥類演化過程的理解。”胡晗說。
芝加哥始祖鳥的羽毛分布圖。受訪者供圖跨國合作“各展所長”
“跨國合作對于解讀像始祖鳥這樣的‘國際明星化石’至關重要。”胡晗告訴《中國科學報》，與其簡單地稱之為合作，不如說這是兩國學者建立在學術友誼上，用雙方的專業知識和技術優勢協奏出的“交響曲”。
鄒晶梅曾在中國工作過近10年的時間，此后也一直與中國學者們保持著密切的合作交流。2022年，隨著芝加哥始祖鳥標本被菲爾德博物館納入麾下，她與已有長期合作關系的胡晗一拍即合，決定“各展所長”，分工完成對這塊化石的探索。
由于標本在美國有著巨額的安保費，無法輕易地離開美國，因此鄒晶梅與博物館同事一起，對標本進行物理修復以及近距離的軟組織觀察研究，并對其進行了高精度CT掃描。
基于高精度CT 掃描的結果，胡晗帶領中國團隊實現了第一階段對其頭骨的三維重建，并系統詮釋了這些骨骼特征在演化進程中的關鍵位置。
由于一側被埋在巖石當中，標本的一部分信息無法直觀觀察，而三維重建就像是孫悟空的“火眼金睛”，讓這些隱藏的細節無所遁形。“比如，在我們的三維重建結果中，很好地發現了腭區的犁骨，它有著與鳥類更加接近的形態。此外，還重建出了它與翼骨等其他腭區骨骼的相對位置和關節方式。”胡晗介紹道。
據了解，這項研究僅僅是芝加哥始祖鳥研究的開始。鄒晶梅說，化石上還有更多令人興奮的骨骼和其他細節正在被探索，“現在僅是冰山一角”。
胡晗也表示，基于此次成功建立的始祖鳥頭骨三維模型，可以進一步進行功能形態學的定量分析，并拓展到更多化石鳥類的三維功能形態研究。這為未來深入探討恐龍向鳥類演化關鍵時期的生態習性轉變奠定了基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08912-4
本文鏈接：恐鳥如何飛天？中美學者聯手補上演化“缺失一環”http://m.sq15.cn/show-11-21086-0.html
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