最古老“神奇动物”化石揭示鸟类起源

这只海鸥大小的白垩纪滨鸟以鸭子、鸡和火鸡为特征。照片来源:PHILLIP KR*SKI去一家餐馆，你可能会吃到一块“火鸡鸭”:一只火鸡肚子里塞在鸭子里的鸡肉。

现在，古生物学家们有了他们自己的“火鸡鸭”版本:迄今为止发现的最古老的现代鸟头骨，它早于鸭系统和鸡与火鸡系统的划分。它也具有这三种动物的特征。

这个恐龙时代的化石，绰号“神奇的鸡”，包括一个几乎完整的头骨，藏在毫无特色的岩石碎片中。它的历史可以追溯到小行星撞击地球之前不到100万年，那次撞击导致了所有大型恐龙的灭绝。

剑桥大学和其他机构的研究人员在3月19日的《自然》杂志上发表了一篇论文，称新发现的化石有助于解释为什么鸟类在白垩纪灭绝中幸存下来，而巨型恐龙却没有。

"这是一个有很多信息的标本."巴尔的摩约翰·霍普金斯大学的古生物学家艾米·巴兰诺夫没有参与这项研究，他说。

尽管最早的鸟类，如有1.5亿年历史的始祖鸟，看起来与今天的鸟类大不相同，但新发现的化石具有明显的现代陆栖鸟类和水禽的特征，这可能让人们对它们共同的祖先有一个大致的了解。

“当我第一次看到岩石下的东西时，那是我科学生涯中最激动人心的时刻。这是世界上保存最好的鸟头骨化石之一。我几乎想掐自己，因为我们知道它来自地球历史上如此重要的一个时期。”英国剑桥大学的古生物学家、报纸时事通讯的作者丹尼尔·菲尔德说。

运气+技术

菲尔德认为运气和技术促成了这一发现。菲尔德说，荷兰马斯特里赫特自然历史博物馆的馆长约翰·贾格在博物馆的藏品中发现了“四块骨头断裂的非常小的岩石”。

乍看之下，这块化石看起来什么也没有，只有几块从扑克牌大小的岩石中伸出来的小腿骨碎片。甚至这些小骨头也引起了研究人员的兴趣，因为这一时期的鸟类化石在地球历史上非常罕见。

“中生代现代鸟类化石记录非常罕见，这可能与现代鸟类的起源有关。现代鸟类似乎起源于中生代晚期，因此，尽管辽宁和中国其他地方的一些中生代沉积物保存了大量类似鸟类的动物化石，但现代鸟类本身可能不是起源于那个时候。”菲尔德在接受《中国科学》采访时说。

“现在，我们知道的最古老的现代鸟类化石来自中生代的最后100万年，就在白垩纪末期大规模灭绝之前。我们希望这一新化石的发现将有助于人们在未来发现更多古代中生代现代鸟类。”他说，“很难想象还有比这更令人兴奋的化石了。”

菲尔德和博士后胡安·贝尼托将这块石头放入计算机断层扫描仪中，希望x光能揭示其内部结构。菲尔德说，当他们看到扫描结果时，叫喊声让技术员跑回房间。"她认为我们弄坏了机器。"

他们看到的是岩石下一毫米的地方，这也是他们一生中最重要的发现:6670万年前一个几乎完整的鸟头骨。它看起来像一只现代的鸟。但是顶部和背部的骨头非常类似于现代的鸭子，而面部和喙的骨头不完整，就像今天的鸡和火鸡一样。

“计算机断层扫描化石的能力彻底改变了21世纪古生物学的研究方式。”贝尼托说，“没有这些复杂的扫描，我们永远不会知道我们拥有世界上最古老的现代鸟头骨。”

菲尔德也同意，在这项工作中，研究完整岩石内部的能力对这一发现至关重要。头骨离股骨不到1毫米，所以“如果我们切开它，它会摧毁头骨。”

我是一只来自北方的鸟

研究人员一直在猜测:“哦，它是一只鸭子！不，它是一只鸡！”

这只鸟的大部分身体都不见了，但只有一根腿骨表明它的腿很长。此外，挖掘现场的沉积物形成于浅海。化石的比例表明它是一种小滨鸟，大约有现代海鸥那么大。

菲尔德和其他人将这种鸟命名为马斯特里赫特紫苑鸟，以纪念希腊流星女神阿斯忒瑞亚，并纪念小行星撞击和陨落恒星的灭绝。

美国康涅狄格州格林威治布鲁斯博物馆的丹尼尔·克塞普卡是这项研究的共同作者之一。他说:“我们认为用这个名字来描述生活在小行星撞击地球之前的白垩纪晚期的生物是合适的。在希腊神话中，阿斯忒瑞亚把自己变成了一只鹌鹑。我们认为这种古老的鸟非常接近鹌鹑、鸡和鸭的共同祖先。”

“现存鸟类多样性的起源一直是个谜——除了它们出现在恐龙时代末期的某个时刻，我们几乎没有现代鸟类的化石证据。”剑桥大学的博士生阿尔伯特·陈说:“这是我们第一次直接看到现代鸟类在进化史初始阶段的样子。”

此外，这种化石是在比利时-荷兰边境附近的石灰石采石场发现的，这使它成为北半球发现的第一种恐龙时代的现代鸟类。

长期以来，一些科学家认为现代鸟类是在南半球进化的，因为迄今发现的最古老的现代鸟类化石来自南极洲。

然而，新发现的化石可能比南极化石更古老，这驳斥了上述假设。

“新化石的发现提供了一些初步证据，表明欧洲是现代鸟类早期进化史中的一个关键地区。”贾格说。

它为什么存活下来

化石存在的化石层形成于6680万至6670万年前，这表明它生活在恐龙灭绝之前。

此外，至少它的一些后代在灾难中幸存了下来，“它为我们提供了一些线索，来找出在灾难中幸存的关键特征。”巴兰诺夫说。

大规模灭绝的幸存者被认为展示了一系列特征，这些特征被证明在灭绝事件中是选择性有益的，包括相对较小的体型以限制整体代谢需求、飞行能力和非树栖的高级消化系统，以及饮食灵活性，例如吃昆虫和种子。

然而，研究人员表示，由于缺乏相关化石，几乎没有直接的化石证据来证实这个问题。

因此，这种古老的鸟类可以为大规模灭绝幸存者的生物学研究提供最好的直接见解。

分析表明，它的体积相对较小，生活在沿海地区，这可能证实了“滨鸟”起源假说的生态学预测(尽管不是系统遗传学预测)。

无论如何，该化石有助于填补最著名的干冠鸟和丰富的新新生代鸟类化石记录之间在系统发育和地层差异方面的空白。

加州大学伯克利分校的综合生物学家凯文·因帕迪安(Kevin Inpadian)在一篇相关评论中表示，在某些情况下，古生物证据比分子证据更重要，因为化石遗迹是分子预测进化分化时间的重要测试。

如果一项分子研究估计了一个群体的具体起源年龄，那么来自相应时期的化石就具有了识别这些群体的诊断特征。

如果那个时代的化石没有提供预期的新进化特征的证据，那么分子预测就不会被支持。

“新的化石证据表明，冠鸟最早是在白垩纪末期进化的。这对于鸟类基本分化时间的假设有很大的限制，但是总会有更多的化石被发现。”帕迪安告诉中国科学。

此外，菲尔德很高兴球队愿意赌一块小石头。"我们对收藏品一定有更多的希望。"他说。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2096-0