中國發現全球最古老鳥類，改寫鳥類演化歷史

王敏蹲在地上，腳下是一堆堆被劈開的黑色岩石，他立起一塊菜板大小的石頭，將其劈成智能手機大小、3毫米厚的石板，如果裡面保存有化石，石頭表面就會暴露出古生物的遺蹟。

「你永遠不知道下一錘會發現什麼。」面對單調枯燥且結果未知的工作，科研人員經常這樣安慰和鼓舞自己。2023年11月11日，王敏在位於福建省的「政和動物群」中「鑿」出了一個驚喜——一枚侏儸紀時期的鳥類化石。

他和中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱「古脊椎所」）的同事們聯合福建省地質調查研究院（以下簡稱「福建地調院」）團隊立刻開展了研究。他們欣喜地發現，化石上的鳥類是全球最古老的鳥類之一，也是目前唯一確切的侏儸紀鳥類。科研人員將其命名為「政和八閩鳥」，相關研究成果於香港時間2025年2月13日在《自然》（Nature）上發表。

政和八閩鳥和政和動物群生態複原圖。趙闖繪製

不足兩釐米長的骨骼透露重要信息

2021年4月，福建地調院在一份院藏上世紀70年代初的地質資料中發現了離龍類化石的線索，隨即與古脊椎所研究員王敏、周忠和合作，在福建省南平市政和縣大溪盆地開啟了發掘工作。他們在約1.5億年前晚侏儸世（侏儸紀分早、中、晚3個世）地層中發現大量保存完好的爬行動物化石，並將其並命名為「政和動物群」。

這裏的化石多保存在黑色炭質泥岩或頁岩中，一些龜鱉類生活在水生或半水生環境。研究人員推測，1億多年前，在火山噴發間歇期，大溪盆地形成臨時的小湖盆，沼澤地環境吸引了大量動物在此棲息。

通過高精度同位素測年，「政和動物群」存續的時間確定為距今1.5億年至1.48億年，屬於侏儸紀晚期。這是目前全球已知侏儸紀最晚期，地理位置最南的保存有鳥翼類動物群，為研究東亞晚中生代陸相生態系統的演化提供了全新窗口。

化石很少暴露在岩石表面，在4米深的採石坑中，野外團隊成員每天的工作就是從早到晚將一塊塊石板搬出來、劈碎，看裡面是否有化石。「我們發現了大量龜鱉類、魚類和離龍類化石，但我的尋找目標鎖定在恐龍和鳥類上。」王敏說。

2022年10月23日，聯合團隊在福建首次發現恐龍化石，並將其命名為「奇異福建龍」。「奇異福建龍」屬於鳥翼類恐龍。鳥翼類是恐龍演化到鳥類過程中的一個過渡物種，學術界將「包括所有鳥類，但不包括恐爪龍類的最廣義類群」定義為鳥翼類，而鳥類則指的是現代鳥類及其近親。「奇異福建龍」的發現彌補了鳥類起源在時間和空間上的部分空白。

王敏團隊每年有4個多月去福建開展野外工作，第一次是3月到5月，第二次是11月，為的就是避開雨季和高溫。他清楚記得，2023年11月11日，天空下起了雨，雨天上山路滑，這種情況下，隊員大多都會休息。為了改善和豐富生活，大家煮起了自製火鍋。正吃著，雨過天晴，地面被風吹乾，興致正高的10多位隊員決定全員一起上山轉轉。

沒一會兒，幸運之神就眷顧了他們。在一塊敲開的石板上，部分肩帶骨骼從圍岩中顯露出來，儘管不足兩釐米長，但這些關鍵部位骨骼卻透露了重要信息。「化石中，肩胛骨和烏喙骨形態很清晰，鳥類的兩塊骨頭是分開的，而大部分恐龍的是癒合成一個，被稱為肩胛烏喙骨。」王敏興奮地拍照發給中國科學院院士、古脊椎所研究員周忠和，兩人都第一眼就認為，這是一塊珍貴的鳥類化石。

關鍵的尾綜骨

鳥類是目前地球上物種多樣性和生態多樣性最為豐富的物種，超過1.1萬種。鳥類從恐龍演化而來，無疑是生命演化歷史中最為震撼的一幕，其中涉及大量骨骼、肌肉、表皮衍生物和其他生物學結構的改變。宏演化的理論研究推測鳥類多樣性的增加最早發生在侏儸紀，即不晚於1.45億年前。然而這一假說缺少化石證據的支持，這一時期的鳥類化石非常稀少。

目前，人們所熟知的侏儸紀鳥類只有發現於德國晚侏儸世的始祖鳥（Archaeopteryx）。王敏說，始祖鳥生活在距今約1.5億年前的侏儸紀晚期。1861年，德國索倫霍芬發現了一塊始祖鳥羽毛化石。由於有羽毛，始祖鳥在當時被認為是鳥類。但隨著此後10多個始祖鳥化石的出現，人們發現，它還和蜥蜴、鱷魚等爬行動物一樣，有著長長的尾骨。

部分近期研究認為，始祖鳥屬於恐爪龍類，而非鳥類。「通俗地說，單個特徵很難來定義一個類群，比如後來人們發現，羽毛並非鳥類獨有，也大量出現在恐龍身上。」中國科學院院士、古脊椎所所長徐星解釋道，在恐龍向鳥演化的過渡期，判斷一個物種更偏向恐龍還是鳥類，除了顯著的特徵，專家還會進行系統發育分析，通過定量的研究手段，在「生命演化樹」上瞭解每個物種的具體位置。

包括近鳥龍類和擅攀鳥龍類也都曾被歸入鳥類，然而這些假說都存有巨大爭議。這些問題就像一朵烏雲，籠罩在鳥類起源的節點上，困擾著演化生物學家。

如果始祖鳥不屬於鳥類，那麼侏儸紀有沒有確切的鳥類？王敏團隊在中國「政和生物群」侏儸紀地層中尋到了答案。經過長達一年的室內修復和研究分析，研究團隊確定，在雨後初晴的那個下午意外獲得的化石屬於鳥類化石，他們將其命名為政和八閩鳥（Baminornis zhenghensis），「八閩」是福建的古稱。

「八閩鳥最特殊的地方在於具有癒合的尾綜骨，這是構成現代鳥類體型的基石。」談及將政和八閩鳥確定為鳥類的關鍵特徵，王敏說，爬行動物的尾巴很長，有多枚尾椎骨。鳥類和其他爬行動物最顯著的區別就是鳥類的尾巴很短，不但尾椎數目減少，而且最後幾枚尾椎癒合成一個名為尾綜骨的結構。尾綜骨的出現不僅能幫助鳥類減輕體重，還能使它們的身體重心前移，在飛行時保持身體持續的穩定性。

周忠和說，尾綜骨還有一個功能，就是附著尾羽。「除了翅膀，尾羽在鳥類飛行中也起到重要作用。」

尾骨縮短是恐龍向鳥類演化中最徹底的形態變化之一。包括始祖鳥、近鳥龍類等「潛在的侏儸紀鳥類」，它們仍然具有和恐龍一樣的長尾骨，從這點來講，它們至少在體形上與鳥類大相逕庭。

八閩鳥揭示了現代鳥類的體形結構在侏儸紀晚期就已經出現，研究將以尾綜骨為代表的重要特徵的出現時間提早了近2000萬年。

改寫鳥類演化歷史

八閩鳥標本並不完整，沒有頭部，根據其骨骼粗壯程度，專家推測，它的體重約為100克，大小和鳳頭鸚鵡相近，體形比個體成年始祖鳥小1-2倍。至於它的食性和飛行能力，依據現有的化石暫時無法推斷。

觀察八閩鳥時，專家們還發現了一個有趣的現象——它的身體骨骼之間經常產生「矛盾」。它的肩帶和腰帶具有進步特徵，和鳥類更為相似，比如具有分離的烏喙骨和肩胛骨，但前肢保留了手盜龍類恐龍的原始形態。

「這種類似於拚圖的情況，我們稱之為鑲嵌演化，這種鑲嵌演化造成了鳥類演化歷史早期複雜性的現象。」王敏說。

基於簡約法和貝葉斯法的系統發育分析均支持政和八閩鳥的鳥類分類位置。政和八閩鳥是目前唯一確切的侏儸紀鳥類，生活在距今1.48億年至1.5億年前。通過演化時間的估算，八閩鳥的發現，將鳥類起源的時間推進到更早的中侏儸世晚期（距今1.72億年至1.64億年），改寫了鳥類演化歷史，顯示了「政和動物群」在探索東亞晚中生代生態系統演化上的巨大潛力。

恐龍是如何演化成鳥類的？徐星說，包括鳥類在內的生物類群起源和多樣性產生過程中，有兩個驅動因素，除了生物本身，還有外部環境。侏儸紀中期，地球的氣溫、濕度等發生了變化，對生物多樣性會產生影響。「這樣的變化對鳥類到底產生了什麼影響，正是我們正在做的工作。」

300天與3塊化石

除發現八閩鳥外，研究團隊還發現了一個單獨保存的叉骨。研究結果顯示，這塊叉骨與白堊紀的今鳥型類非常相似（最早的今鳥型類出現於1.3億年前），而明顯區別於政和八閩鳥，以及其他侏儸紀鳥類和恐龍。「叉骨的發現證實了至少兩種鳥類生活在政和動物群，如果該叉骨的確屬於今鳥型類，那麼鳥類起源的時間將會進一步提前。」王敏說。

在300多天的野外考察時間里，科研團隊先後發現了奇異福建龍、政和八閩鳥和叉骨。這在王敏看來，已經非常幸運。「在絕大部分野外發掘的日子裡，一無所獲是常態。」他說，對於這樣一個不確定性很大且具有探索性的研究，周忠和老師給予年青人很大的信心和鼓勵，「他一直說，找不到是正常的，找到了才意外。」

「在侏儸紀地層中找鳥類化石，概率低、風險大，但仍有科研人員願意從事這樣的工作，所以更應該為這類基礎研究和探索性研究提供寬鬆的科研環境，而非在申請項目時就提出預期目標。」周忠和說，真正重要的科研成果往往難以預期。正如此次研究得到了中國科學院前沿科學重點研究計劃從「0到1」原始創新十年擇優項目等的資助，未來希望這類原創性強的重大研究發現可以得到穩定的支持、保障。

談及這類基礎性研究的意義，徐星說，近年來，古脊椎所一個較重要的研究方向就是生物多樣性產生的過程及機制。恐龍演化成鳥類，是從陸地到天空的生物演化事件，隨著相關研究的深入，不僅可以回答大家關心的「第一隻鳥是何時出現的」「恐龍最早是何時飛向天空的」等問題，也將助力仿生學等研究。「比如我們開展合作研究，模擬一些滅絕的生物，研究它們從海上到陸地、從陸地到天空的轉化過程中，如何更有效率地飛行，這些認知可以幫助人們設計更有效的飛行器。

當下，人工智能帶來的科研範式變革引發關注。可以寫代碼的人工智能，能幫古生物學家研究化石嗎？王敏說，人工智能在古生物學中的應用正逐步開展。但恐龍和鳥的化石標本存在擠壓變形的情況，對於圖片識別來說，大量的訓練數據是很難獲得的。「古生物研究依靠學科知識的累積和大量實踐，看化石要看得多，所以我們並沒有太大的危機感。但人工智能一定會對古生物學研究方法做出更新，比如在積累大量古生物學數據的基礎上，高效分析生物多樣性增加的原因和趨勢。這是未來的一個方向。」

「我覺得古生物研究或者野外發掘最大驚喜，就是你永遠不知道下一錘會敲出來什麼，可能什麼都不是，也可能是讓人振奮的恐龍化石。」王敏說，此次的發現好比一個感歎號，但並不是句號。有更多、更完整的化石等待他們去挖掘和研究，從而揭開恐龍向鳥類演化的更多奧秘。

新京報記者 張璐

編輯 劉夢婕 校對 楊利