新的始祖鳥化石改寫了早期鳥類的進化史

芝加哥始祖鳥提供了有關頭骨進化、軟組織結構和第三代羽毛的第一個證據的罕見的 3D 見解，標誌着飛行起源的關鍵階段。由美國中科院古脊椎動物與古人類研究所韓虎博士和芝加哥菲爾德自然歷史博物館景邁奧康納博士領導的美籍華裔科研小組宣佈發現並完成了第14個已知始祖鳥標本的科學描述，現稱爲芝加哥始祖鳥。

芝加哥始祖鳥生態復原圖，作者：邁克爾·羅斯曼。圖片來源：奧康納等人，《自然》雜誌

由於其保存完好，研究團隊利用高分辨率CT掃描和3D重建技術，對其骨骼結構、軟組織和羽毛進行了極其細緻的檢查。他們的分析爲理解從非鳥類恐龍向早期鳥類過渡過程中的頭骨演化和飛行相關的適應性提供了寶貴的見解。該研究於2025年5月發表在《自然》雜誌上。

芝加哥始祖鳥的照片和解釋性線條圖。圖片來源：O'Connor 等人，《自然》雜誌

始祖鳥是迄今爲止發現的最具標誌性的化石物種之一。達爾文《物種起源》發表後不久，始祖鳥的首次發現爲進化論提供了令人信服的證據。160多年來，這隻“第一隻鳥”一直吸引着科學家和公衆的關注。然而，由於化石保存和技術方面的限制，其生物學的許多方面仍懸而未決。

這塊新近描述的芝加哥始祖鳥標本於2022年被菲爾德博物館購得，是已知最小的始祖鳥，體型與鴿子相當。它幾乎完好無損，許多骨骼以近乎三維的形式保存下來，幷包含罕見的軟組織印記，例如皮膚、趾墊和羽毛。這使其成爲理解早期鳥類進化的里程碑式發現。

芝加哥始祖鳥頭骨3D模型及近鳥類齶部演化。圖片來源：O'Connor等人，《自然》雜誌

由於標本保存狀態異常，研究團隊對其進行了高分辨率CT掃描，並創建了化石的數字3D模型。掃描結果顯示，該化石的頭骨幾乎完整，包括保存完好的齶部。齶部的結構似乎處於進化的中間階段——比傷齒龍科恐龍的齶部更先進，但進化程度低於晚白堊世鳥類。這表明，從非鳥類獸腳類恐龍的固定頭骨到現代鳥類更靈活的頭骨的進化過程中，存在一個過渡階段。

這項研究還保留了軟組織的細節。值得注意的是，始祖鳥的趾墊與現代地面覓食鳥類的趾墊相似，這表明始祖鳥很可能適應陸地活動而非捕食。這些特徵支持了始祖鳥生活方式多樣的觀點，它們既在地面生活，也可能在樹上生活，這表明其生態範圍比之前假設的更爲廣泛。

芝加哥始祖鳥的羽毛分佈。圖片來源：O'Connor 等人，《自然》雜誌

值得注意的是，芝加哥始祖鳥也是已知第一隻保留三級飛羽的始祖鳥。三級飛羽連接肱骨和尺骨，佔據着翼和身體之間的空間。這些羽毛被認爲有助於在飛行過程中形成連續的氣動表面。由於此類結構從未在任何非鳥類長有羽毛的恐龍身上觀察到，因此它們在始祖鳥身上的存在表明它們可能代表着一種與飛行相關的創新，凸顯了向動力飛行邁出的進化步伐。

芝加哥始祖鳥也標誌着先進技術方法在古生物學應用方面的進步，特別是在3D掃描和重建、軟組織識別以及對已滅絕鳥類譜系的生態推斷方面。

編譯自/scitechdaily