本報(bào)記者 趙曉霞

中生代獸腳類恐龍(包括鳥類)后肢形態(tài)多樣性比較。 王 敏供圖

不虞政和鳥正型標(biāo)本和骨骼復(fù)原圖以及“小虞”卡通復(fù)原圖。 王 敏供圖

不虞政和鳥(前)和奇異福建龍(后)生態(tài)復(fù)原圖。 張宗達(dá)繪制

鳥類從恐龍演化而來，是生命演化歷程中令人嘆為觀止的一個(gè)篇章。

在從恐龍向鳥類演化的過程中，除了翱翔藍(lán)天的羽翼，鳥類身體最徹底的改變就是尾巴縮短。現(xiàn)代鳥類的尾巴很短，由4到9塊尾椎和一塊尾綜骨構(gòu)成，其中尾綜骨是由若干塊尾椎愈合而成。縮短的尾巴給予了鳥類空氣動(dòng)力學(xué)等優(yōu)勢。然而，鳥類祖先是如何從標(biāo)志性的恐龍“長尾巴”演化為現(xiàn)代鳥類“以尾綜骨為主的短尾巴”的？由于缺乏過渡階段的化石證據(jù)，這一直是演化生物學(xué)界懸而未決的謎團(tuán)。

7月2日，《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)發(fā)表了中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏團(tuán)隊(duì)(以下稱“古脊椎所”)和福建省地質(zhì)科學(xué)研究院合作完成的政和動(dòng)物群發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)鳥類的研究成果，報(bào)道了已知體型最小的長尾副鳥類，揭示了在鳥類尾部演化過程中，“尾椎數(shù)目的減少和變短”發(fā)生在“尾綜骨愈合之前”，為鳥類尾巴的演化路徑提供了最為關(guān)鍵的化石證據(jù)。

改寫鳥類尾巴演化史：尾椎減少比尾綜骨愈合出現(xiàn)得更早

長期以來，發(fā)育生物學(xué)研究提出一種假說：現(xiàn)代鳥類尾巴的縮短，可能僅僅源于少數(shù)幾個(gè)基因位點(diǎn)的突變。基于這一理論，學(xué)界曾普遍認(rèn)為，在演化史上可能根本不存在“尾巴變短了、但還沒有愈合尾綜骨”的過渡物種。而此前的化石記錄似乎也支持這一假說：最早具有尾綜骨的鳥類(政和八閩鳥)突然出現(xiàn)在侏羅紀(jì)晚期，恰逢鳥類起源之初，此時(shí)的其他鳥類和其恐龍近親都還保留著長尾巴。

中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員王敏表示，不虞政和鳥的出現(xiàn)，打破了這一固有認(rèn)知，填補(bǔ)了這一演化史上的“假想空白”。

王敏介紹，通過在福建政和動(dòng)物群累計(jì)400余天的野外發(fā)掘后，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新的侏羅紀(jì)鳥類，將其命名為不虞政和鳥，其屬名(政和)是政和動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)地，而種名(不虞)取自《國語·周語》篇，意指其獨(dú)特的尾部結(jié)構(gòu)超出了科學(xué)家的預(yù)期。分支系統(tǒng)學(xué)的研究顯示在鳥類的演化樹上，不虞政和鳥較同一時(shí)代的政和八閩鳥更加原始，是已知最原始的鳥類之一。

“此前學(xué)界關(guān)于鳥類尾巴縮短的演化路徑爭論不休，甚至一度認(rèn)為尾巴的縮短是突然出現(xiàn)的，沒有過渡階段。不虞政和鳥清晰展示了尾椎數(shù)目減少且變短的特征，而其尾綜骨尚未完全愈合。這證實(shí)了在鳥類演化早期，尾部的簡化是一個(gè)漸進(jìn)過程，為理解現(xiàn)代鳥類靈活尾部的起源提供了關(guān)鍵實(shí)證，厘清了尾部形態(tài)演化的先后順序與機(jī)制。”王敏說。

他進(jìn)一步解釋說，不虞政和鳥的尾部僅由15塊變短的尾椎組成，且其末端并沒有愈合成為尾綜骨。相比之下，其他長尾鳥類(如始祖鳥和熱河鳥)的尾椎數(shù)目超過23塊，而和鳥類關(guān)系更近的多數(shù)獸腳類恐龍，其尾椎數(shù)目超過30塊，且它們的尾巴也都接近甚至超過身體的長度。研究人員通過比較分支系統(tǒng)學(xué)追溯尾巴在恐龍—鳥類轉(zhuǎn)變時(shí)的演化變化，發(fā)現(xiàn)不虞政和鳥是目前已知尾巴相對最短的長尾副鳥類(副鳥類包括鳥類、馳龍類和傷齒龍類)。這有力地證明了：在鳥類尾部的演化歷史中，“尾椎數(shù)量的減少和變短”發(fā)生在“尾椎愈合(形成尾綜骨)”之前。

“這種‘分步走’的演化模式，彌補(bǔ)了鳥類尾部演化‘缺失的一塊拼圖’。這種縮短且沒有過度僵化的短尾巴，能夠有效減輕體重，使身體重心和升力中心向前移動(dòng)；同時(shí)，較少的尾椎關(guān)節(jié)提升了尾部的剛性，更利于飛行控制；較短的力臂也讓政和鳥能更輕松地操控尾羽，從而獲得了比始祖鳥等更好的飛行穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。”王敏說。

創(chuàng)下新紀(jì)錄：已知體型最小的長尾副鳥類

除了改寫鳥類尾部演化史，不虞政和鳥還創(chuàng)下了一項(xiàng)新的世界紀(jì)錄：它是目前世界上已知體型最小的長尾副鳥類。

據(jù)介紹，不虞政和鳥的體重僅有74—163克(接近玄鳳鸚鵡)，體長約20厘米，其股骨長度僅為此前已知最小恐龍“趙氏小盜龍”的63%，比近年報(bào)道的芝加哥始祖鳥標(biāo)本還要小10%。“體型小型化”是恐龍飛向藍(lán)天的核心驅(qū)動(dòng)力之一。政和鳥如此小巧的身軀，意味著部分鳥翼類在演化初期的體型縮小速度比我們想象的要快得多，這無疑是它們對探索樹棲、飛行等全新生態(tài)位的一次嘗試。

值得關(guān)注的是，不虞政和鳥是在政和動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)的第四種鳥翼類。為什么叫“政和動(dòng)物群”？王敏在此前接受媒體采訪時(shí)解釋道，2021年開始，古脊椎所和福建省地質(zhì)調(diào)查研究院(后整合進(jìn)新組建的福建省地質(zhì)科學(xué)研究院)開展合作，組建野外團(tuán)隊(duì)，在福建省內(nèi)開展系統(tǒng)的古生物和地層考察工作。2023年9月，該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表一項(xiàng)重要成果：在福建首次發(fā)現(xiàn)恐龍骨骼化石——奇異福建龍，并命名為“政和動(dòng)物群”，為研究東亞晚中生代陸相生態(tài)系統(tǒng)的演化提供了全新窗口。

在不虞政和鳥發(fā)布前，研究團(tuán)隊(duì)相繼報(bào)道了奇異福建龍、政和八閩鳥，以及一件單獨(dú)的鳥類叉骨。

尤其是八閩鳥的發(fā)現(xiàn)，將鳥類起源的時(shí)間推進(jìn)到中侏羅晚期(距今1.72-1.64億年)，改寫了鳥類演化的歷史，進(jìn)一步顯示了政和動(dòng)物群擁有探索東亞晚中生代生態(tài)系統(tǒng)演化的巨大潛力。

政和鳥并沒有表現(xiàn)出特別適應(yīng)陸棲或樹棲的形態(tài)特征，很可能是廣適性的。在同一時(shí)期、同一地區(qū)，以短尾、個(gè)體小、廣適性為特征的政和鳥，以長尾、長腿、陸棲為特征的福建龍與八閩鳥(愈合的尾綜骨)展現(xiàn)出了截然不同的身體結(jié)構(gòu)、體型大小和生態(tài)分異。這種高度的形態(tài)分異清晰地顯示：在侏羅紀(jì)末期，鳥類就已經(jīng)經(jīng)歷了一次輻射演化，展現(xiàn)出了極為豐富的生態(tài)類型。

鳥類和爬行動(dòng)物最顯著的區(qū)別就是鳥類的尾巴很短，不但尾椎數(shù)目減少，而且最后幾枚尾椎愈合成一個(gè)名為尾綜骨的結(jié)構(gòu)，它的出現(xiàn)對身體重心前移、后肢和尾骨的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)以及飛行能力的完善至關(guān)重要。尾骨縮短是恐龍—鳥類演化中最徹底的形態(tài)變化之一。包括始祖鳥、近鳥龍類等在內(nèi)的“潛在的侏羅紀(jì)鳥類”，它們?nèi)匀痪哂泻涂铸堃粯拥拈L尾骨，從這點(diǎn)來講，它們至少在體型上與鳥類大相徑庭。政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn)首次揭示了現(xiàn)代鳥類的體型在侏羅紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)，并將這一特征出現(xiàn)的時(shí)間提早了2000萬年。