来自剑桥大学和马斯特里赫特自然历史博物馆的研究人员发现，99%的现代鸟类的关键头骨特征之一——可移动的喙——在6600万年前杀死所有大型恐龙的大灭绝事件之前就已经进化了。

这一发现还表明，鸵鸟、鸸鹋和它们的近亲的头骨“向后进化”，在现代鸟类出现后恢复到更原始的状态。

利用CT扫描技术，剑桥大学的研究小组从一种新的大型古代鸟类的上颚(或上颚)上识别了骨头，他们将其命名为Janavis finalidens。它生活在恐龙时代的末期，是现存的最后一批有牙齿的鸟类之一。它的上颚骨的排列表明，这种“恐龙鸟”有一个灵活灵巧的喙，几乎与大多数现代鸟类的喙没有区别。

一个多世纪以来，人们一直认为能够移动喙的机制是在恐龙灭绝之后进化出来的。然而，发表在《自然》杂志上的新发现表明，我们对现代鸟类头骨如何形成的理解需要重新评估。

今天地球上大约有11000种鸟类，根据它们上颚骨的排列，每一种都被分为两种拱型鸟类中的一种。鸵鸟、鸸鹋和它们的亲缘动物被归为古颌组，也就是“古颌”组，这意味着它们和人类一样，上颚骨融合在一起成为一个固体块。

所有其他种类的鸟类都被归为neognath，或“现代颌骨”类群，这意味着它们的上颚骨是由一个活动关节连接的。这使得它们的喙更加灵巧，有助于筑巢、梳理毛发、收集食物和防御。

这两个类群最初是由英国生物学家托马斯·赫胥黎(Thomas Huxley)分类的。赫胥黎因公开支持查尔斯·达尔文的进化论而被称为“达尔文的斗牛犬”。1867年，他将所有现存的鸟类分为“古代”和“现代”颌骨组。赫胥黎的假设是，“古代”的颌骨结构是现代鸟类的原始条件，而“现代”的颌骨是后来才出现的。

该论文的资深作者、剑桥大学地球科学系的丹尼尔·菲尔德博士说:“从那以后，这种假设一直被认为是理所当然的。”“这种假设持续下来的主要原因是，我们没有任何保存完好的现代鸟类起源时期的鸟类腭骨化石。”

这块名为Janavis的化石于上世纪90年代在比利时和荷兰边境附近的一个石灰石采石场被发现，并于2002年首次被研究。它可以追溯到6670万年前，也就是恐龙灭绝的最后时期。由于化石被包裹在岩石中，当时的科学家只能根据他们从外部看到的情况进行描述。他们把从岩石中伸出来的骨头碎片描述为头骨和肩胛骨的碎片，并把这块看起来不起眼的化石放回了储藏室。

近20年后，这块化石被借给了菲尔德在剑桥的研究小组，当时还是博士生的胡安·贝尼托博士开始对它进行另一种研究。

“自从这块化石首次被描述以来，我们已经开始对化石使用CT扫描，这使我们能够看穿岩石，查看整个化石，”贝尼托说，他现在是剑桥大学的博士后研究员，也是这篇论文的主要作者。“我们对这块化石寄予厚望——最初据说它含有头骨材料，这种材料通常不会被保存下来，但我们在CT扫描中看不到任何看起来像来自头骨的东西，所以我们放弃了，把化石放在了一边。”

在新冠肺炎封锁的早期，贝尼托再次把化石拿了出来。“早期对化石的描述根本说不通——有一块骨头让我很困惑。我不明白最初被描述为肩骨的东西怎么可能真的是肩骨，”他说。

“这是几个月来我第一次面对面交流:胡安和我有一次社交距离的户外会议，他把神秘的化石骨头递给了我，”菲尔德说，他也是剑桥动物博物馆鸟类学馆长。“我能看出来这不是一块肩胛骨，但它有一种熟悉的感觉。”

贝尼托说:“后来我们意识到，我们以前在火鸡头骨中见过类似的骨头。”“由于我们在剑桥所做的研究，我们的实验室里碰巧有火鸡头骨之类的东西，所以我们拿出了一块，两块骨头几乎一模一样。”

意识到这块骨头是头盖骨，而不是肩骨后，研究人员得出结论，火鸡的“现代”颌骨状况，是在鸵鸟及其近亲的“古代”颌骨状况之前进化而来的。由于未知的原因，鸵鸟和近亲的融合腭一定是在现代鸟类已经形成之后的某个时刻进化出来的。

我们用来区分现代鸟类和它们的恐龙祖先的两个关键特征是没有牙齿的喙和可移动的上颚。虽然贾那维斯终齿鸟仍然有牙齿，使它成为前现代鸟类，但它的下巴结构是现代的，可移动的那种。

该研究的合著者郭培辰(音)说:“通过几何分析，我们能够显示出这块颚骨化石的形状与活鸡鸭的极其相似。”合著者Klara Widrig补充说:“令人惊讶的是，与Janavis最不相似的鸟类颚骨来自鸵鸟及其近亲。”郭和威德里格都是剑桥大学菲尔德实验室的博士生。

“进化不是直线发生的，”菲尔德说。“这块化石表明，移动喙——我们一直认为是现代鸟类起源的一种情况，实际上在现代鸟类出现之前就已经进化了。一个多世纪以来，我们对现代鸟类头骨如何进化的假设一直完全落后。”

研究人员表示，虽然这一发现并不意味着整个鸟类谱系需要重新绘制，但它确实改写了我们对现代鸟类一个关键进化特征的理解。

那Janavis的最后一个人呢?它像大型恐龙和其他有齿的鸟类一样，没有在白垩纪末期的大灭绝事件中幸存下来。研究人员说，这可能是因为它的体型很大:Janavis重约1.5公斤，和现代秃鹫一样大。更小的动物——比如菲尔德、贝尼托和同事在2020年发现的“神奇鸡”，来自同一地区，生活在贾那维斯身边——很可能在地球历史上的这一点上有优势，因为它们必须吃得更少才能生存。在小行星撞击地球并破坏全球食物链之后，这将是有益的。

这项研究得到了美国鸟类学会、侏罗纪基金会、古生物学会和英国研究与创新(UKRI)的部分支持。丹尼尔·菲尔德是剑桥大学基督学院的研究员。

参考:

胡安·贝尼托等人说:“白垩纪鸟类支持新冠鸟的祖先。《自然》(2022)。DOI: 10.1038 / s41586 - 022 - 05445 - y

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