寻找最古老的鸟类近亲属

冬日阳光

2006-9-11 来源： 新京报

新疆恐龙科考期望找到恐龙化石，解决鸟类进化链“年代缺口”

　　恐龙没有灭绝，而是将自己的“DNA”传给了鸟类。越来越多的证据正在使这一貌似耸人听闻的论断成为可能。
　　地球生命演化过程中，所有的秘密都遗留在了地层化石中。

世界上第一只被发现长有类似羽毛的皮肤衍生物的恐龙———中华龙鸟（Sinosauropteryx）化石。

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2 “恐龙”怎么飞上了天

　　没有翅膀的恐龙，是怎么演化成鸟飞上天的呢？根据古生物学家对始祖鸟的研究，始祖鸟不具有很强的飞行能力，第十件始祖鸟标本就没有呈现脚趾对握姿态，这一姿态是栖树鸟类所必需的，否则无法抓握树枝，只能在地面行走。对此，周忠和认为，鸟类演化经历了漫长的时间，始祖鸟还是一个过渡时期，它可能恰恰是处于从陆地向树上过渡的状态。而关于鸟的飞行起源有两种观点。其中一种说法是地栖说。这种观点认为鸟类的飞翔是由恐龙在奔跑、跳跃的过程中逐步升腾起飞成功的。另一种为树栖起源说，认为鸟类的最初飞行是通过借助树木的高度，先进行滑翔，并逐步发展产生振翅飞翔的本领的。

　　此次新疆科考队的徐星等人就曾发现过热河生物群的某些恐龙具有树栖动物的特征。徐星等研究人员认为鸟类的恐龙祖先可能在树栖生活当中，借助了重力，逐步通过降落、滑翔等阶段，最终掌握强大的拍打式飞行能力。而辽西早白垩纪恐龙化石上的皮肤衍生的结构，让我们确信恐龙具备飞行的能力。研究人员曾在顾氏小盗龙身上发现了羽片不对称的飞羽，这种结构一般被认为是与飞行有关的。

　　专题采写：本报记者 李健亚

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　■纵深

　　两大疑点挑战“恐龙起源说”

　　尽管恐龙与鸟之间缺失的环节正由不断的化石发现弥补，但反对鸟类起源自恐龙的声音也一直没有断。

　　1 鸟类为何留下中间3指

　　古生物学家认为，在兽脚类恐龙的演化过程中，前肢上指的退化是从外侧开始，逐渐向内。在最原始的兽脚类恐龙中，前肢仍保留着五指，不过第五和第四指已经明显退化。更为进化的恐龙，其前肢已经只剩下三个手指，即相当于原始兽脚类恐龙的第一、二、三指。

　　既然鸟类起源于恐龙，那么鸟类所具有的三个手指也应该相当于恐龙祖先类型的第一、二、三指。然而，胚胎学家通过对现生鸟类的胚胎观测，却发现鸟类具有的是第二、三、四指。由此，胚胎学家认为，在鸟类演化过程中，退化的是第一、五指，与古生物学家的推论逻辑完全不吻合。如果说，古生物学家和胚胎学家的推论都正确，那么鸟类还能起源于恐龙吗？疑云顿生。

周忠和承认，这是一个非常重要的问题，但他认为，这个问题与鸟是否起源于恐龙并无多大关系，因为胚胎学家是从现生鸟的第二、三、四指反推到始祖鸟也是这三指，但其实无法知道，始祖鸟在当时的发育情况是否真是如此，同样，现在也无法得知小盗龙当时胚胎发育的详情；但从已知的形态学证据来看，始祖鸟和小盗龙的前肢结构没有本质差异。

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　　■链接

　　中国恐龙化石分布

　　我国发现的恐龙化石从距今2亿年前的三叠纪晚期一直延续到6500万年前的白垩纪末期，可以说构成了恐龙演化史中较为完整的记录。

　　从地域上看，东起山东半岛，西达天山之巅，北从内蒙古的戈壁沙漠与黑龙江的黑山白水，南到亚热带的云南与广东，至少有70％以上的省份及自治区都有恐龙化石。

　　其中，三叠纪晚期的恐龙化石在我国分布有限，目前见于云南的禄丰盆地等极少数地区。

　　侏罗纪时期的恐龙化石大多分布在我国的西南地区和北方，包括四川、新疆、宁夏、云南、贵州、内蒙古、东北等地区。

　　白垩纪时期的恐龙化石则多出现于我国北方的内蒙古、黑龙江和山东等地，其中在内蒙古地区最为丰富。

　　

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“年代缺口”成进化链焦点

　　相信恐龙起源说的古生物学家于是推测，这些“后辈”手盗龙还有一些更古老的“亲戚”，它们才是始祖鸟和所有其他鸟类真正的“始祖”。

　　转机出现在2005年10月。在美国召开的北美古脊椎动物学会年会上，古生物学家公布了一种与始祖鸟同时代又与其关系亲密的恐龙，这种恐龙生活于晚侏罗纪，距今已有1.5亿年的历史，属于手盗龙的一种，名为伤齿龙。

　　2000年，美国怀俄明恐龙研究中心的研究人员就在怀俄明州东部的晚侏罗纪岩层中发现了这具伤齿龙化石。研究人员称这具恐龙的骨架中有60%的骨骼保存完好，其中包括最重要的头骨，根据化石颚骨下的一条凹槽以及其他几个特征，可以判断这种恐龙属于手盗龙的一种。由此，一种与鸟类形态相似，而且又与始祖鸟同时代的恐龙化石终于出现了，“年代缺口”被补上了一大块。

　　如果目前奋战在新疆的科考队能在中晚侏罗纪地层中，发掘到与始祖鸟关系更密切的恐龙化石，则无疑会为填补缺失的一环找到更强有力的工具。

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长羽毛的恐龙提供佐证

　　尽管始祖鸟本身携带了一些自我的身份识别。然而，也有人提出，鸟类恐龙起源学说如果正确的话，和鸟类关系很近的一些兽脚类恐龙应该发育有羽毛或者有类似羽毛的皮肤衍生物。但这一点却长期得不到化石证据的支持。直到1996年，中国辽西热河地区陆续产出了一批“带羽毛”的兽脚类恐龙化石。

　　这些恐龙化石包括了“中华龙鸟”、“原始祖鸟”、尾羽龙、北票龙、中国鸟龙和小盗龙等，尤其是小盗龙，在一系列骨骼形态特征上已经非常接近鸟类，某些部位的形态和始祖鸟几乎没有区别，而且身上长了大量羽毛。

　　近年来古生物学家们利用许多新的化石，并运用解剖学和分支序统学的分析，已经将始祖鸟的祖先锁定在了一类名为手盗龙的恐龙。但长久以来，有一个问题一直没有解决，那便是尽管解剖学已提供了充沛的证据，“年代缺口”却让反对者找到了反驳的理由。

始祖鸟有约1.5亿年历史，然而在岩层中发现的与始祖鸟关系最近的手盗龙化石，最古老的也只有1.25亿年的历史，“孙子”怎么可能进化出“爷爷”呢？反对者认为已知和鸟类相似的恐龙都出现得太晚，身体形态，包括生活习性都已固化，不可能进化成鸟类。

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第一种假说认为鸟类起源于一类原始的槽齿类爬行动物。槽齿类动物是鳄类的祖先，是早期的爬行动物，主要出现在三叠纪时期，那个时代恐龙只有母鸡一般大小，翼龙刚刚学会飞翔———当学者试图复原三叠纪时，总会有这样一幅场景浮现。这是槽齿类爬行动物盛行的年代。

　　第二种假说“鳄类起源说”认为，鸟类在三叠纪起源于一类鳄形动物，但这一假说一直没有引起太多的注意。

　　第三种假说虽然现在成为了主流学说，中间却有过几次波折。周忠和介绍，鸟类起源于恐龙学说最早是由赫胥黎于19世纪中叶提出的，在流行很长一段时间后，到1927年销声匿迹，被槽齿类起源说取代。一直到了上世纪70年代，这种假说才由美国耶鲁大学著名的恐龙学家约翰.奥斯特伦姆（John Ostrom）教授重新提出，并逐步成为当今的主流学派。

　　奥斯特罗姆详细对比研究了北美的小型兽脚类恐龙———恐爪龙和始祖鸟，发现两者之间有大量的相似性。他提出，不仅鸟类和恐龙具有密切的关系，而且鸟类是直接由某种小型兽脚类恐龙演化而来的。

第10件始祖鸟化石“站”出来

　　鸟类起源于恐龙，始祖鸟是中间必不可少的一环。自1861年以来，陆续发现的九件始祖鸟化石，产地均是德国索伦霍芬附近的晚侏罗纪海相沉积物板状石灰岩中，然而，这些标本大多残缺不全，始祖鸟的形象并不清晰。

　　直到去年，《科学》杂志发表论文，第10件始祖鸟骨骼化石的出现让人们清楚看到了鸟类与恐龙之间的“血脉”关系，这一化石也是到目前为止，保存最为完好的标本。研究人员指出，第10件始祖鸟化石的出现，不仅是对以前始祖鸟标本固有认识的补充，而且还显现出很多新的特征。

　　这件始祖鸟标本的骨骼部分几乎没有丝毫损坏，而且还留有头部骨骼、前翼以及尾部羽毛的印痕，进一步确认羽毛在那时的确已经出现了。而且骨骼结构表明，始祖鸟善于在地面奔跑，并依靠第二脚趾抓地获得力量。这些发现进一步验证并支持了鸟类的恐龙起源假说。

曾经参加评审这篇文章的周忠和指出，第10件始祖鸟发现的意义，是让我们看清始祖鸟脚趾更偏向于恐龙的形态。研究人员指出，第十件始祖鸟标本显示出，始祖鸟第一脚趾着生的第一跖骨位置比较靠前并附着在第二跖骨的侧面，并且第一趾骨还未向后扭转（即缺少形态上与其他趾的对握姿势），直接说明了始祖鸟还不具有第一趾与其他三趾完全对握的功能，“这一点与恐龙的形态是相似的”，研究人员指出。

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　一个半世纪之前，在晚侏罗纪石灰岩中发现的始祖鸟化石，延伸出鸟与恐龙之间亲属关系的话题。在此之后，鸟类起源于恐龙的学说已经得到相当多证据的支持，然而寻找到晚侏罗纪或更早的相关恐龙化石，以展示鸟类与恐龙之间的最亲密联系，仍然是从事这一领域研究的古生物学家的终极追求。

　　此次，中国科学院新疆科考队再次将探索的眼光投向了侏罗纪时代。“新疆地层是侏罗纪中晚期，而始祖鸟是侏罗纪晚期。因此，从时间上来看，我们完全有可能寻找到比始祖鸟更早的，又与始祖鸟关系最近的恐龙化石，”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和这样解释这次考察的前景。

　　三大假说解释鸟类起源

1861年，一种身披现代鸟类羽毛的动物始祖鸟（Archaeopteryx）的化石在德国首次被发现。

　　始祖鸟生活在晚侏罗纪，距今大约1亿5千万年，在骨骼特征上和爬行动物几无两样。“自1861年后，共有10件始祖鸟化石陆续被发现，有意思的是，其中不乏被诊断为恐龙的例子。”周忠和解释，运用比较解剖学原理分析时，始祖鸟的骨骼特征更偏重于恐龙的某些特征，因此一些专家做出误判，比如说一件化石曾被误认为是翼龙。

　　然而，始祖鸟有一鸟类的鲜明特征：那便是它身披现代羽毛。迄今为止，晚侏罗世的鸟类化石只有始祖鸟一种，因而始祖鸟毫无争议地坐上了鸟类始祖的宝座。

　　只是，尽管找到了鸟类最早的祖先———始祖鸟，但学者的追根溯源并未终止。鸟类起源于何种动物，正像人类的起源一样，一直是个饶有趣味的话题。

　　围绕原始鸟类起源的猜想，形成了众多学派。但真正在学术界有影响的学说主要有三种：槽齿类起源说、鳄类起源说和恐龙起源说。

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全球第10件被发现的始祖鸟化石，也是保存最完整的一件。它的发现为鸟类起源于恐龙
的学说提供了佐证。

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小盗龙（Microraptor）化石发现于辽西，是已知体形最娇小的兽足类恐龙。它的体形和始祖鸟相仿，是全球发现的第六件长羽毛恐龙的化石。它可能习栖于树上，而且可以在林间滑翔。