中国发现全球最古老鸟类，改写鸟类演化历史
中国发现全球最古老鸟类，改写鸟类演化历史
近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（以下简称“古脊椎所”）的科研团队在福建省南平市政和县大溪盆地发现了一枚距今1.48亿年至1.5亿年的鸟类化石。这枚化石属于全球最古老的鸟类之一，也是目前唯一确切的侏罗纪鸟类。科研人员将其命名为“政和八闽鸟”，相关研究成果于北京时间2025年2月13日在《自然》（Nature）上发表。
政和八闽鸟和政和动物群生态复原图。赵闯绘制
2021年4月，福建地调院在一份院藏上世纪70年代初的地质资料中发现了离龙类化石的线索，随即与古脊椎所研究员王敏、周忠和合作，在福建省南平市政和县大溪盆地开启了发掘工作。他们在约1.5亿年前晚侏罗世（侏罗纪分早、中、晚3个世）地层中发现大量保存完好的爬行动物化石，并将其并命名为“政和动物群”。
这里的化石多保存在黑色炭质泥岩或页岩中，一些龟鳖类生活在水生或半水生环境。研究人员推测，1亿多年前，在火山喷发间歇期，大溪盆地形成临时的小湖盆，沼泽地环境吸引了大量动物在此栖息。
通过高精度同位素测年，“政和动物群”存续的时间确定为距今1.5亿年至1.48亿年，属于侏罗纪晚期。这是目前全球已知侏罗纪最晚期，地理位置最南的保存有鸟翼类动物群，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。
化石很少暴露在岩石表面，在4米深的采石坑中，野外团队成员每天的工作就是从早到晚将一块块石板搬出来、劈碎，看里面是否有化石。“我们发现了大量龟鳖类、鱼类和离龙类化石，但我的寻找目标锁定在恐龙和鸟类上。”王敏说。
2022年10月23日，联合团队在福建首次发现恐龙化石，并将其命名为“奇异福建龙”。“奇异福建龙”属于鸟翼类恐龙。鸟翼类是恐龙演化到鸟类过程中的一个过渡物种，学术界将“包括所有鸟类，但不包括恐爪龙类的最广义类群”定义为鸟翼类，而鸟类则指的是现代鸟类及其近亲。“奇异福建龙”的发现弥补了鸟类起源在时间和空间上的部分空白。
王敏团队每年有4个多月去福建开展野外工作，第一次是3月到5月，第二次是11月，为的就是避开雨季和高温。他清楚记得，2023年11月11日，天空下起了雨，雨天上山路滑，这种情况下，队员大多都会休息。为了改善和丰富生活，大家煮起了自制火锅。正吃着，雨过天晴，地面被风吹干，兴致正高的10多位队员决定全员一起上山转转。
没一会儿，幸运之神就眷顾了他们。在一块敲开的石板上，部分肩带骨骼从围岩中显露出来，尽管不足两厘米长，但这些关键部位骨骼却透露了重要信息。“化石中，肩胛骨和乌喙骨形态很清晰，鸟类的两块骨头是分开的，而大部分恐龙的是愈合成一个，被称为肩胛乌喙骨。”王敏兴奋地拍照发给中国科学院院士、古脊椎所研究员周忠和，两人都第一眼就认为，这是一块珍贵的鸟类化石。
王敏在“政和动物群”化石发掘现场。王敏供图
政和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。谈及将政和八闽鸟确定为鸟类的关键特征，王敏说，爬行动物的尾巴很长，有多枚尾椎骨。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，而且最后几枚尾椎愈合成一个名为尾综骨的结构。尾综骨的出现不仅能帮助鸟类减轻体重，还能使它们的身体重心前移，在飞行时保持身体持续的稳定性。
周忠和说，尾综骨还有一个功能，就是附着尾羽。“除了翅膀，尾羽在鸟类飞行中也起到重要作用。”
尾骨缩短是恐龙向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”，它们仍然具有和恐龙一样的长尾骨，从这点来讲，它们至少在体形上与鸟类大相径庭。
八闽鸟揭示了现代鸟类的体形结构在侏罗纪晚期就已经出现，研究将以尾综骨为代表的重要特征的出现时间提早了近2000万年。
发现政和八闽鸟正型标本的中国科学院古脊椎所与福建地调院联合考察队。古脊椎所供图
八闽鸟标本并不完整，没有头部，根据其骨骼粗壮程度，专家推测，它的体重约为100克，大小和凤头鹦鹉相近，体形比个体成年始祖鸟小1-2倍。至于它的食性和飞行能力，依据现有的化石暂时无法推断。
观察八闽鸟时，专家们还发现了一个有趣的现象——它的身体骨骼之间经常产生“矛盾”。它的肩带和腰带具有进步特征，和鸟类更为相似，比如具有分离的乌喙骨和肩胛骨，但前肢保留了手盗龙类恐龙的原始形态。
“这种类似于拼图的情况，我们称之为镶嵌演化，这种镶嵌演化造成了鸟类演化历史早期复杂性的现象。”王敏说。
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。政和八闽鸟是目前唯一确切的侏罗纪鸟类，生活在距今1.48亿年至1.5亿年前。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更早的中侏罗世晚期（距今1.72亿年至1.64亿年），改写了鸟类演化历史，显示了“政和动物群”在探索东亚晚中生代生态系统演化上的巨大潜力。
除发现八闽鸟外，研究团队还发现了一个单独保存的叉骨。研究结果显示，这块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。“叉骨的发现证实了至少两种鸟类生活在政和动物群，如果该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前。”王敏说。
在300多天的野外考察时间里，科研团队先后发现了奇异福建龙、政和八闽鸟和叉骨。这在王敏看来，已经非常幸运。“在绝大部分野外发掘的日子里，一无所获是常态。”他说，对于这样一个不确定性很大且具有探索性的研究，周忠和老师给予年轻人很大的信心和鼓励，“他一直说，找不到是正常的，找到了才意外。”
谈及这类基础性研究的意义，徐星说，近年来，古脊椎所一个较重要的研究方向就是生物多样性产生的过程及机制。恐龙演化成鸟类，是从陆地到天空的生物演化事件，随着相关研究的深入，不仅可以回答大家关心的“第一只鸟是何时出现的”“恐龙最早是何时飞向天空的”等问题，也将助力仿生学等研究。“比如我们开展合作研究，模拟一些灭绝的生物，研究它们从海上到陆地、从陆地到天空的转化过程中，如何更有效率地飞行，这些认知可以帮助人们设计更有效的飞行器。”
当下，人工智能带来的科研范式变革引发关注。可以写代码的人工智能，能帮古生物学家研究化石吗？王敏说，人工智能在古生物学中的应用正逐步开展。但恐龙和鸟的化石标本存在挤压变形的情况，对于图片识别来说，大量的训练数据是很难获得的。“古生物研究依靠学科知识的累积和大量实践，看化石要看得多，所以我们并没有太大的危机感。但人工智能一定会对古生物学研究方法做出更新，比如在积累大量古生物学数据的基础上，高效分析生物多样性增加的原因和趋势。这是未来的一个方向。”
“我觉得古生物研究或者野外发掘最大惊喜，就是你永远不知道下一锤会敲出来什么，可能什么都不是，也可能是让人振奋的恐龙化石。”王敏说，此次的发现好比一个感叹号，但并不是句号。有更多、更完整的化石等待他们去挖掘和研究，从而揭开恐龙向鸟类演化的更多奥秘。
本文原文来自《新京报》