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科学家发现最早现生鸟类祖先“神奇鸡”,挑战鸟类南半球起源说

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科学家发现最早现生鸟类祖先“神奇鸡”,挑战鸟类南半球起源说

现代鸟类是恐龙演变来的,但是是什么时候开始演变的呢?变完之后又怎么样了?一块白垩纪末期的头骨化石说明,它们的共同祖先正好出现在小行星撞地球之前,并且幸运地躲过一劫。

现生鸟类祖先 ” 神奇鸡 “,复原图 | 《自然》杂志

作者 | 刘森 辽宁古生物博物馆 展览部主任

鸡和鸭是我们最熟悉的现生鸟类,在餐桌上不分伯仲。很多人可能会以为它们之间的关系就像陆禽和水禽的生存环境那样遥远,还用 ” 鸡同鸭讲 ” 来形容相互间无法沟通的情况。

然而,古生物学家告诉我们:在 6000 多万年前,鸡鸭本一体,水陆不分离。

上周,英国科学家宣布 ,在比利时的白垩纪晚期岩层中发现一块距今 6700 多万年的鸟类化石。它同时具有现代鸡、鸭和火鸡的特征,是它们的共同祖先。

这是迄今发现最早的 ” 现代 ” 鸟类化石,连接了将近 1600 万年的演化空白。这只 ” 鸡 ” 和恐龙生活在同一时代,正好出现在白垩纪末大灭绝事件发生之前。说明现代鸟类自那之后才逐渐多样化起来。

小行星撞地球,造成恐龙大灭绝,部分鸟类躲过一劫 | 图虫创意

躲过大灭绝的小鸟祖先

这块化石来自荷兰马斯特里赫特自然历史博物馆,是一个几乎完整的头骨,被研究者昵称为 ” 神奇鸡 “。在被发现之前,它和另外三块看起来毫无特色的古老岩石一起被放在博物馆的藏品柜里。

直到有一天馆长约翰 · 贾格特在整理藏品的时候,偶然发现上面有断裂的骨骼痕迹。

研究人员将这块石头放入电脑断层扫描仪,希望 X 射线能帮助揭示其中秘密。当扫描结果出来时,大家忍不住激动地尖叫起来,吓得技术员跑回了房间,她还以为他们把机器弄坏了。

因为就在岩石表面下 1 毫米处,出现了一个几乎完整的白垩纪晚期鸟类头骨。这个头骨就像一个被 ” 拼凑 ” 起来的现代鸟类:它的顶部和后部的骨头与现代鸭子非常相似,面部和喙部则与今天的鸡和火鸡一样。

” 神奇鸡 ” 头骨 3D 扫描 | 版权:Daniel J. Field

科学家们的兴奋不是没缘由的。因为这可是一块 6670 万年前的石头!

由于化石记录的缺失,现在能够找到的最古老的现生鸟类化石大都发现在距今 5000 多万年的新生代。而此次发现的化石年代是距今 6670~6680 万年前的白垩纪,也就是造成恐龙大灭绝的小行星撞击地球前 100 万年。

研究者们将其命名为 Asteriornis maastrichtensis(阿斯忒瑞亚鸟,或流星女神鸟),Asteriornis 用以纪念流星女神阿斯忒瑞亚,maastrichtensis 表示发现它的马斯特里赫特地层。

在希腊神话中,流星女神阿斯忒瑞亚把自己变成了一只鹌鹑,研究者认为这只古老的鸟与鹌鹑、鸡和鸭子的共同祖先很接近,同时该名称也反映了即将到来的白垩纪末期小行星大撞击。而马斯特里赫特地层是白垩纪的最后一个地层。

” 变 ” 鸟第一步:当恐龙生出羽毛

现生鸟类的起源一直令古生物学家深深困扰。目前广泛认为它们起源于兽脚类恐龙。不过,其中曲折少有人知。

1868 年,英国学者赫胥黎就提出过鸟类起源于恐龙的假说。但是由于从未在恐龙化石上发现过鸟类的标志性特征——羽毛,因此,之后的 150 多年间,古生物学家们对这一假说一直争论不断。

直到上世纪末,我国辽西地区发现了中华龙鸟、小盗龙和中国鸟龙等一批带有羽毛的恐龙化石,鸟类起源于恐龙这一假说才逐渐占据优势。

但是,反对者的论据也很充分:这些带羽毛的恐龙,比当时认为的最早的鸟——始祖鸟,在时代上还要晚 2000 多万年,演化上存在 ” 时间悖论 “。

始祖鸟,生活在距今 1.5 亿年前(后来被证明不是现生鸟类的祖先。而且,很多学者认为它不是鸟是恐龙)| 图虫创意

幸运的是,十三年后的 2009 年,我国辽西地区又发现了距今 1.6 亿年侏罗纪晚期的带羽毛恐龙——赫氏近鸟龙,它比始祖鸟早了 1000 多万年。

之后,在同一时代的地层中又陆续发现多种带羽毛的恐龙。

从此,鸟类起源于兽脚类恐龙这一假说得到学界的普遍承认。

赫氏近鸟龙,迄今发现最早的带羽毛恐龙,给恐龙 ” 变 ” 鸟一锤定音 | 来自网络

填补演化空白,回答 ” 幸存者 ” 之问

不过,演化成鸟,不一定就能将血脉延续到今天。地质史上出现过很多鸟类,它们都不是现生鸟类的祖先。比如,6600 万年前的那次大撞击,就让第一批进化的 ” 树栖鸟 ” 给恐龙做了陪葬。

在近几十年间,世界各地发现了众多白垩纪早期的鸟类化石。其中以我国辽西发现的距今 1.3~1.2 亿年前的热河生物群中的化石保存最为精美,包括燕鸟、朝阳鸟等今鸟类的基干类群。注:今鸟类,是指鸟类从早白垩世开始出现的一个演化支系,包括所有新生代以及现生的鸟类。

但是最新的分子生物学对鸟类基因的分析表明,这些早期的今鸟类并没有逃过白垩纪末期的大灭绝,而是与非鸟类恐龙一起消失在历史长河中。

这只 ” 神奇鸡 “,成为迄今发现最早的现生鸟类化石,印证了分子生物学认为的现生鸟类起源于白垩纪末期的结果。

6670 万年前 Asteriornis maastrichtensis 在其生存环境中的艺术复原图 | 版权:Phillip Krzeminski

同时,它的发现也帮助古生物学家回答了为何其他种类的鸟都随着恐龙灭绝了,而现生的鸟类却得以逃脱升天的问题。

古生物学家们认为,现生鸟类的祖先的某些特征在灭绝事件中被证明是有利的,包括:相对较小的体型来限制总代谢需求,更进步的消化系统,较好的飞行能力,地栖生活躲避了小行星撞击造成的大规模森林破坏(避免了失去家园而饿死),以及食用昆虫和种子的广泛食性。

虽然 ” 神奇鸡 ” 的大部分身体都不见了,但仅有的一块腿骨表明,它的腿很长。加上出土地点的沉积物证明,当时的环境是浅海,研究人员推测它的腿部化石比例,认为它是一种小型滨鸟,大小跟现代海鸥差不多,重量不足 400 克。海边丰富的食物资源和地栖生活,也许帮助它们逃过了那次大撞击带来的灾难。

挑战鸟类南半球起源说

” 神奇鸡 ” 的发现,还打破了人们原以为的 ” 现代鸟类起源于南半球 ” 的观点。

此前,由于最早的现生鸟类化石发现于南极洲附近,古生物学家认为现代鸟类起源于南半球。而 ” 神奇鸡 ” 的发现地点是位于北半球的比利时和荷兰边境附近的一个石灰石采石场。它的发现,改变了长久以来学界认为的老观念。

该研究的详情发表在 3 月 18 日《自然》杂志。

(责编 高佩雯)

参考信息:

Daniel J. Field et al,Late Cretaceous neornithine from Europe illuminates the origins of crown birds,Nature volume 579, pages397 – 401 ( 2020 )

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