《自然》：鸟类是如何进化的？答案比任何人想象的都要出人意料

信息来源：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00076-z

中国福建省发现的侏罗纪鸟类巴米诺鸟打破了始祖鸟独霸侏罗纪天空的局面，将鸟类起源时间推前数千万年。与此同时，一具尘封三十余年的始祖鸟芝加哥标本揭示了前所未见的飞行结构。这些发现正在颠覆古生物学家对鸟类如何征服天空的传统认知，暗示动力飞行可能在恐龙家族中反复独立演化。

1.5亿年前的德国岛屿上，始祖鸟在浅海泻湖边缘笨拙地拍打着翅膀，偶尔短暂滑翔以躲避捕食者。长期以来，这种长着牙齿和爪子的奇特生物是科学家认识的唯一侏罗纪鸟类，直到2025年2月中国科学院团队在福建省郑和动物群中发现了巴米诺鸟。这种体重不到300克的小型鸟类最惊人之处在于，它的尾椎下端已经融合成现代鸟类特有的尾综骨结构，这意味着1.5亿年前鸟类尾部就已经完成了从长尾到短尾的革命性转变。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的王敏研究员表示，巴米诺鸟的尾综骨发育完全超出了预期。按照渐进演化逻辑，如此早期的鸟类应该处于某种过渡状态，尾巴有所缩短但尚未形成融合骨骼。然而化石证据显示，这种复杂结构在侏罗纪晚期就已存在，这迫使科学家重新思考鸟类起源时间。王敏认为，真正的鸟类祖先可能出现在侏罗纪中期甚至更早，远早于始祖鸟化石记录。

紫外光有助于显现保存在伊利诺伊州芝加哥菲尔德博物馆的一具始祖鸟化石骨骼旁的软组织。图片来源：Delaney Drummond/菲尔德博物馆

始祖鸟和巴米诺鸟形态上的巨大差异引发了一个根本性问题：动力飞行在恐龙演化过程中出现过几次？爱丁堡大学古生物学家斯蒂芬·布鲁萨特指出,巴米诺鸟的发现表明,侏罗纪晚期鸟类已经开始尝试不同的空气动力学设计和飞行策略,这种多样性暗示着更古老的演化历史。

白垩纪化石提供了更多证据支持飞行多次独立起源的假说。来自中国热河生物群的小盗龙拥有四只翅膀,前肢和后肢都覆盖着飞羽,这与现代鸟类的双翼设计完全不同。更奇特的是2015年发现的恐龙易,这种攀援龙科成员在腕部长出突出的支撑骨,连接着类似蝙蝠翅膀的膜状结构,而非鸟类典型的羽毛翅膀。

芝加哥菲尔德博物馆古生物学家景迈·奥康纳认为,这些化石证据表明动力飞行在恐龙谱系中独立演化了多次。不同支系采用了不同的解剖方案,从羽毛翼、膜翼到四翼构造,这种多样性难以用单一起源来解释。然而哈佛大学进化生物学家塔利亚·洛维-梅里持不同观点,她认为飞行只出现过一次,之后的分支演化产生了各种变体,其中一些特化类型最终在竞争中被淘汰。

三级飞羽（插图）的发现有助于我们了解始祖鸟的飞行方式。图片来源：Delaney Drummond/菲尔德博物馆

为了解答这些争议,古生物学家们将目光投向了始祖鸟的第14号标本。这具发现于1990年之前、长期藏于私人收藏的化石于2022年被菲尔德博物馆收购,并在2025年5月得到详细描述。与其他标本不同,芝加哥标本的骨骼几乎未被压缩变形,翅膀向外翻转的姿态首次暴露出了三级飞羽的存在。

三级飞羽附着在肱骨和尺骨上,填补翅膀和身体之间的空隙,形成连续的气动表面以产生升力。奥康纳强调,这一结构在所有非鸟类恐龙中从未出现过,现在可以作为判断化石物种是否具备飞行能力的关键指标。更重要的是,芝加哥标本保存完好的头骨显示,始祖鸟的上颚已经具有活动性,这是现代鸟类专门化取食机制的基础。

古生物学家王敏指着在中国发现的侏罗纪鸟类巴米诺鸟（Baminornis）的融合尾骨（尾综骨）。图片来源：金利旺/新华社/Alamy

2025年8月发表的后续研究进一步表明,始祖鸟拥有灵活的舌头和喙尖上的敏感器官,这些特征使其能够快速进食以补充飞行消耗的巨大能量。奥康纳指出,飞行是脊椎动物中能量消耗最大的运动方式,相关的解剖适应必须同步演化才能支撑这种昂贵的生活方式。头骨、翅膀、代谢系统的协同演化构成了完整的飞行工具包。

尽管近年来发现频频,侏罗纪鸟类化石依然极度稀缺。鸟类骨骼纤细中空,在形成化石前很容易在激流中碎裂,这解释了为何霸王龙化石相对常见,而同时代小型鸟类却罕见至极。始祖鸟所有标本都来自德国同一地区的泻湖沉积物,这种平静含盐水体提供了理想的保存条件,但也意味着我们看到的只是局部快照。

巴米诺鸟产自福建郑和动物群的湿地沉积,龟类和小鱼化石的存在表明这里曾是淡水环境。王敏团队在2022年首次研究该化石群时就发现了福建猎龙,一种拥有长后肢、可能经常涉水的类鸟恐龙。湿地环境为鸟类化石保存创造了条件,研究人员希望未来能在这里发现更多侏罗纪鸟类。

然而在始祖鸟和巴米诺鸟之后,化石记录出现了数千万年的断层,直到白垩纪早期才重新出现大量鸟类化石。中国辽宁热河生物群、西班牙拉斯霍亚斯等遗址表明,到1.35亿年前鸟类已经遍布全球并高度多样化。布鲁萨特不禁疑惑,鸟类是否像翼龙和蝙蝠那样一出现就快速扩散到各大陆,还是在侏罗纪晚期经历了漫长的局域演化?答案仍埋藏在未被发现的地层中。

从长牙齿爪子的始祖鸟到尾综骨发育完善的巴米诺鸟,从四翼小盗龙到膜翼恐龙易,化石记录描绘的不是一条线性进化路径,而是充满试错和平行实验的复杂网络。当古生物学家在显微镜下观察那些1.5亿年前的三级飞羽时,他们看到的不仅是羽毛的精细结构,更是生命向天空进军时反复尝试、最终成功的漫长征程。