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芝加哥始祖鳥生態(tài)復(fù)原圖。Michael Rothman/繪160多年前，第一塊始祖鳥化石的出土曾在科學(xué)界引起轟動——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，它到底是如何從陸地爬行演化到翱翔天空的？這一演化之謎，至今尚未完全揭曉。一個由中美兩國科學(xué)家組成的聯(lián)合團隊，歷時3年，通過對最新發(fā)布的芝加哥始祖鳥化石進行深入研究，終于為這幅演化“拼圖”拼上了關(guān)鍵一塊。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然》。“運用高精度CT掃描重建等手段，我們發(fā)現(xiàn)了始祖鳥骨骼、軟組織、羽毛上此前從未被揭示的細節(jié)特征，為恐龍向鳥類演化的完整進程提供了全新線索。”論文通訊作者、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員胡晗告訴《中國科學(xué)報》。始祖鳥標(biāo)本的“里程碑”始祖鳥化石是目前已知最古老的鳥類化石。達爾文《物種起源》發(fā)表兩年后，也是演化論飽受爭議的時期，始祖鳥化石的橫空出世揭示了鳥類起源自爬行類動物的事實，使神創(chuàng)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(qū)的石灰?guī)r沉積層，是目前已知的第十四件始祖鳥標(biāo)本。盡管早在1990年之前就被發(fā)現(xiàn)，但它一直都“藏珠”于各位私人收藏家手中。直到2022年，在多方協(xié)助下，這塊化石被收入美國菲爾德自然歷史博物館中，它潛藏的演化秘密才逐漸被揭開。生活在約1.5億年前的始祖鳥體形不大，而芝加哥始祖鳥標(biāo)本更是目前發(fā)現(xiàn)的體形最小的標(biāo)本，大小僅與一只鴿子相當(dāng)?！斑@件標(biāo)本可以說是始祖鳥研究史上的‘里程碑式標(biāo)本’?！焙险f，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(tài)信息和生態(tài)適應(yīng)過程提供了獨一無二的證據(jù)”。補上“缺失的一環(huán)”基于芝加哥始祖鳥標(biāo)本完美的保存狀態(tài)，研究人員將探索的目光鎖定在其頭部、四肢及飛羽等部位。據(jù)胡晗介紹，始祖鳥的頭骨形態(tài)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(guān)鍵階段。與此同時，芝加哥始祖鳥足部的軟組織結(jié)構(gòu)顯示出其可能與現(xiàn)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?！敝ゼ痈鐦?biāo)本還是首件發(fā)現(xiàn)三級飛羽的始祖鳥標(biāo)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，始祖鳥借助它維持連續(xù)的空氣動力學(xué)平面，從而實現(xiàn)飛行。鄒晶梅表示，這一結(jié)構(gòu)在與鳥類密切相關(guān)的帶羽毛恐龍中從未出現(xiàn)過，說明這可能是始祖鳥為了適應(yīng)主動飛行而演化出的新特征。這些新發(fā)現(xiàn)厘清了始祖鳥“新舊兼具”的鑲嵌演化特征?！罢驗橥瑫r具有原始與進步的特征，它補上了演化進程中‘缺失的一環(huán)’，架起人們對恐龍向鳥類演化過程的理解的橋梁?！焙险f?？鐕献?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(guān)重要?！焙细嬖V《中國科學(xué)報》，與其簡單稱之為合作，不如說是兩國學(xué)者在學(xué)術(shù)友誼上，用雙方專業(yè)知識和技術(shù)優(yōu)勢協(xié)奏出的“交響曲”。鄒晶梅曾在中國工作近10年，此后也一直與中國學(xué)者保持密切的合作交流。2022年，隨著芝加哥始祖鳥標(biāo)本被菲爾德自然歷史博物館納入館中，她與長期合作的胡晗一拍即合，決定各展所長，分工完成對這塊化石的探索。由于標(biāo)本在美國有巨額的安保費，無法輕易離開美國，因此鄒晶梅與博物館同事對標(biāo)本進行物理修復(fù)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?；诟呔菴T掃描的結(jié)果，胡晗帶領(lǐng)中國團隊實現(xiàn)了第一階段對其頭骨的三維重建，并系統(tǒng)詮釋了這些骨骼特征在演化進程中的關(guān)鍵位置。由于一側(cè)被埋在巖石中，標(biāo)本的一部分信息無法直接觀察，但三維重建就像是孫悟空的“火眼金睛”，讓這些隱藏的細節(jié)無所遁形?！氨热?，在三維重建結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)了腭區(qū)的犁骨，它有與鳥類更加接近的形態(tài)。此外，我們還重建出它與翼骨等其他腭區(qū)骨骼的相對位置和關(guān)節(jié)方式?！焙辖榻B。據(jù)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特征及其他細節(jié)有待深入探索，“現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)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，他們可以進一步進行功能形態(tài)學(xué)的定量分析，并拓展到更多化石鳥類的三維功能形態(tài)研究。這為未來深入探討恐龍向鳥類演化關(guān)鍵時期的生態(tài)習(xí)性轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08912-4（原載于《中國科學(xué)報》?2025-05-26?第1版?要聞）