《自然》：中国发现最早的鸟类，改写鸟类演化历史
《自然》：中国发现最早的鸟类，改写鸟类演化历史
近日，《自然》（Nature）发表了一项由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏团队和福建省地质调查研究院合作完成的重大研究成果。研究团队在福建省政和动物群发现了一件距今1.5亿年的侏罗纪鸟类化石——政和八闽鸟（Baminornis zhenghensis），这是目前全球已知最古老的鸟类之一，也是唯一确切的侏罗纪鸟类化石。这一发现将现代鸟类体型结构的出现时间提前了两千万年，改写了鸟类演化历史。
鸟类从恐龙演化而来，无疑是生命演化历史中最为震撼的一幕，其中涉及大量骨骼、肌肉、表皮衍生物和其他生物学结构的改变。宏演化的理论研究推测鸟类多样性的增加最早发生在侏罗纪，然而这一假说缺少化石证据的支持。目前我们所熟知的侏罗纪鸟类只有发现于德国晚侏罗世的始祖鸟（Archaeopteryx）。然而始祖鸟的分类位置近期受到质疑，部分研究认为始祖鸟属于恐爪龙类，而非鸟类。此外，包括近鸟龙类和擅攀鸟龙类也都曾被归入鸟类，然而这些假说都存有巨大争议。这些问题就像一朵乌云，笼罩在鸟类起源的节点上，困扰着演化生物学家。
院地合作，四年追溯，再接再厉
自2021年，王敏、周忠和研究员和福建地调院开展合作，组建野外团队，在福建省内开展系统的古生物和地层考察工作。2023年9月，该联合团队在《Nature》报道了福建首次发现的恐龙骨骼化石——奇异福建龙（Fujianvenator prodigiosus），并命名了 “政和动物群”（Zhenghe Fauna），为研究东亚晚中生代陆相生态系统的演化提供了全新窗口。2023年11月，野外团队在政和动物群发现了一件不完整的爬行动物化石，虽然仅有部分肩带骨骼从围岩中显露出来，王敏、周忠和第一眼就认为这可能是一件鸟类化石（图1）。
最早的鸟类之一，最早的具有尾综骨的鸟类
经过长达一年的室内修复和研究分析，研究团队确定了该化石属于鸟类，并将其命名为政和八闽鸟（Baminornis zhenghensis），其属名“八闽”是福建的古称（图2）。政和八闽鸟显示出独特的形态组合：其肩带和腰带具有鸟胸类（Ornithothoraces）的进步特征（鸟胸类出现于白垩纪，是这一时期鸟类的主要类群，由反鸟类和今鸟型类构成），如具有分离的乌喙骨和肩胛骨，坐骨不发育闭孔突等。但是政和八闽鸟的前肢保留了手盗龙类恐龙的原始形态。为了进一步分析不同身体部位在恐龙——鸟类转变时的演化变化，研究人员利用比较分支系统学，分别构建前肢、肩带和腰带的形态空间，结果显示政和八闽鸟的肩带和腰带特征散落在白垩纪反鸟类和今鸟型类的形态空间里，而八闽鸟前肢却落在非鸟类兽脚类恐龙的形态空间里，该结果形象展示了不同身体部位的模块化演化，揭示了镶嵌演化深刻影响鸟类的起源（图3）。
八闽鸟最特殊的地方在于具有愈合的尾综骨，这是构成现代鸟类体型的基石。鸟类和其他爬行动物最显著的区别就是鸟类的尾巴很短，不但尾椎数目减少，且最后几枚尾椎愈合成一个叫尾综骨（pygostyle）的结构，它的出现对身体重心前移、后肢和尾骨的独立运动、以及飞行能力的完善至关重要。尾骨缩短是恐龙——鸟类演化中最彻底的形态变化之一。包括始祖鸟、近鸟龙类等“潜在的侏罗纪鸟类”，他们仍然具有和恐龙一样的长尾骨，从这点来讲，他们至少在体型上与鸟类大相径庭。八闽鸟的发现首次揭示了现代鸟类的体型在侏罗纪就已经出现，并将这一特征出现的时间提早了两千万年。
基于简约法和贝叶斯法的系统发育分析均支持政和八闽鸟的鸟类分类位置。在进化树上，是仅次于始祖鸟而最早分化的鸟类支系。如果说始祖鸟的鸟类归属有疑问的话，政和八闽鸟是目前唯一确切的侏罗纪鸟类。
政和动物群的遗珠：单独的叉骨，侏罗纪的今鸟型类？
除了八闽鸟的发现外，研究团队董丽萍副研究员还发现了一个单独保存的叉骨。由于保存的信息有限，研究人员通过几何形态测量学、分支系统学和判别分析等方法来锁定该叉骨的分类位置。结果显示该叉骨与白垩纪的今鸟型类非常相似（最早的今鸟型类出现于1.3亿年前），而明显区别于政和八闽鸟，以及其他侏罗纪鸟类和恐龙（图4）。由于缺失更多的信息来确定其分类位置，研究人员只能暂将其归入鸟类这一大的分类单元。但是该叉骨的发现证实了至少两种鸟类生活在政和动物群。
通过演化时间的估算，八闽鸟的发现将鸟类起源的时间推进到中侏罗世晚期（距今1.72–1.64 亿年）。而如果上述叉骨的确属于今鸟型类，那么鸟类起源的时间将会进一步提早。政和动物群因为其独特的生物构成和地质构造背景，为研究侏罗纪晚期陆相生态系统的演化，以及包括鸟类、离龙类等动物的起源提供了新的重要信息（图5）。
图1: 古脊椎所和福建地调院联合考察队发现政和八闽鸟正型标本
图5：政和八闽鸟和政和动物群生态复原图（赵闯绘制）
该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金、基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”、中国科学院前沿科学重点研究计划从“0到1”原始创新十年择优项目、新基石科学基金会所设立的科学探索奖、福建省自然资源厅“闽西地区晚中生代盆地地质遗迹及古生物化石资源调查”和“福建重点古生物化石产地评价评级及保护现状调查”，和福建省地质矿产勘查开发局“政和大溪古生物资源调查、发掘及研究”的资助。