説到最早的鳥類,人們一定會想到始祖鳥。始祖鳥於1861年命名。它的化石是在德國索倫霍芬地區發現的,它的地層形成於侏羅紀晚期。始祖鳥作為最原始、最古老的鳥類,從一開始就成為進化研究中具有里程碑意義的物種。作為鳥類和爬行動物之間的橋樑,始祖鳥在過去150年裏一直是科學家們的最愛。儘管關於始祖鳥的許多方面存在爭議,比如它的飛行能力?它生活在什麼樣的環境中?然而,幾乎沒有人質疑它作為最原始的鳥類的地位。始祖鳥一直是鳥類起源研究的核心。
還有比始祖鳥更原始的鳥類嗎?
在探索鳥類起源的過程中,科學家們不光要把注意力放在始祖鳥身上,他們也一直在努力尋找比始祖鳥更原始、更早的鳥類,探索更深層次的進化史。在這個過程中,最重要的發現之一就是來自美國的本土鳥類。1984年,原鳥化石在德克薩斯州的一個地層中被發現,距今約2.1億年。1991年,德克薩斯理工學院的桑卡·查特吉博士正式命名這種原鳥。顯然,這是一個非常令人驚訝的發現:原鳥比始祖鳥早6-7千萬年。更令人難以置信的是,桑卡·查特吉博士的分析表明,原鳥比始祖鳥更接近現代鳥類。
然而,這一發現在科學界引起了極大的爭議,也引發了許多質疑。究其原因,主要是原鳥化石非常零碎,所以很多人認為,原鳥化石不是來自一種動物,而是來自於幾隻動物死後一起被沖洗和埋葬的骨頭。這些化石中有些可能來自與鳥類關係密切的徐古恐龍,有些來自相對原始的角鼻恐龍,有些來自更原始的爬行動物。因此,原鳥並不存在。
在發現這隻原鳥的消息公佈幾年後,來自中國的一項發現再次引起了全世界的關注。1996年9月,中國地質博物館發表了一篇關於保存完好的中華龍鳥化石的論文。這篇發表在非專業學術期刊《中國地質》上的短文引起了學術界的廣泛關注,因為作者宣佈他們發現了世界上最原始的鳥類。
中華的龍鳥有家雞那麼大。它有一個大的頭,鋒利的牙齒和小鋸齒在它的嘴。它的前肢很短,但尾巴卻長得驚人。季強和季淑安把這種動物歸為鳥類,主要是因為它有多毛的原始羽毛。1998年1月,中國科學院南京地質古生物研究所陳皮吉及其合作者在英國《自然》雜誌上發表論文指出,中華龍舌龍和一種小型食肉恐龍美頜龍(meijamosaurus)屬於同一科,而不是鳥類,他們同意季強等人關於毛的結構,即代表原始羽毛。
有羽毛的物種不一定就屬鳥類
説到這裏,有人可能會問:既然中華龍鳥有羽毛,為什麼它不屬於鳥類?這涉及到如何定義鳥類。傳統上,我們用形態特徵來定義一個生物羣,鳥類也不例外。所有活着的鳥類都有纖細的羽毛、輕巧的喙、扇動的翅膀和短而多骨的尾巴,所以我們把具有這些特徵的動物歸類為鳥類。然而,這樣的定義似乎並不適用於許多滅絕的物種,例如始祖鳥。
雖然始祖鳥的身體和現存的鳥類一樣,但它有長牙齒、長而骨瘦如柴的尾巴,翅膀末端有鋒利的爪子。這些特徵明顯不同於現存的鳥類。如果始祖鳥生活在今天的地球上,許多人會把它看作一個怪物。在這種情況下,我們需要修改鳥類的定義和特徵,放寬進入鳥類科的條件,使一些已經滅絕的物種成為鳥類科的一員。例如,只要始祖鳥有羽毛和飛行能力,它就可以成為鳥類家族的一員。但許多比始祖鳥更原始的物種有羽毛,但還沒有進化出飛翔的能力。該如何看待它們呢?是否有必要再次修改鳥類的定義和特徵,並再次放寬條件,以便鳥類科能夠包括這些更原始的物種?例如,只要它們有羽毛,它們就屬於鳥類。
用羽毛的外觀來定義鳥類也許是一種選擇,但也存在明顯的問題。最原始的羽毛可能出現在中三疊世。翼龍,在空中飛行的爬行動物,可能擁有最原始的羽毛,恐龍的祖先也可能擁有最原始的羽毛。
如果我們用羽毛來定義鳥類,那麼翼龍和所有恐龍,包括體長數十米的蜥腳類動物,都屬於鳥類,這與我們傳統的鳥類概念大相徑庭。基於這個原因,科學家們認為中華龍鳥不是一種鳥,儘管它有原始的羽毛。
比一比,誰和麻雀更親近
理論上,特徵的出現會有不穩定性。一些特徵會出現在不同的生物羣中。因此,科學家開始放棄定義具有特徵的生物類羣的方法。目前流行的方法是根據血緣關係對物種進行分類。某一類羣成員之間的關係必須比其他物種的關係更密切。這樣,鳥類可以定義為:相對恐爪龍,所有親緣關係與麻雀更近的動物。
有了這樣的定義,我們可以通過分析物種間的遺傳關係來確定哪些動物是最原始的鳥類。始祖鳥之所以代表最原始的鳥類,並不是因為它有羽毛和牙齒,而是因為通過系統發育分析(技術術語是系統發育分析),大多數科學家發現始祖鳥處於鳥類譜系的開始階段。換句話説,找到最原始的鳥類不僅需要找到化石,還需要進行系統發育分析。這種分析決定了始祖鳥的祖先地位,但近年來,這種情況發生了變化。
我們知道,雖然科學家們對鳥類遺傳關係已經達成了很多共識,但也存在分歧,特別是新信息的出現,往往會改變我們固有的看法。在過去的分析中,鳥類與恐龍有着密切的聯繫。換句話説,在恐龍的進化過程中,有兩個恐龍的後代。一種是一種熟悉的鳥類,始祖鳥被認為是這一分支的最早代表;另一種是恐爪龍類,分佈於世界各地,生活在侏羅紀中晚期至白堊紀晚期。著名的代表是:伶盜龍或者叫迅猛龍
決定始祖鳥地位的重要砝碼
近年來,來自中國的發現表明,原始的恐龍,如四翼恐龍,也有類似鳥類的羽毛,甚至可能會飛。恐龍的整體形狀與始祖鳥非常相似。因此,羽毛的存在和飛翔的能力不再是將始祖鳥歸為鳥類的可靠證據。更讓人吃驚的是,近年來,我國發現的原始鳥類與始祖鳥有很大的差異,這在一定程度上把始祖鳥推到了恐爪龍家族。
《自然》雜誌上發表了一種新恐龍,名叫鄭氏曉廷龍(恐龍的名字是為了感謝山東天宇自然博物館館長鄭曉廷先生為建立山東天宇自然博物館,保護和收藏了大量重要脊椎動物所做的努力化石標本)。這一發現為始祖鳥進化地位的變化提供了最重要和最後的砝碼。
鄭氏曉廷龍生活在大約1.6億年前的遼寧西部,體重約800克,是迄今發現的最小的獸腳類恐龍之一。它的錐形齒以及長而粗壯的前肢與原始鳥類極為相似,它的足部具有恐爪龍類所有的特化第二趾,它的後肢發育長長的飛羽,呈現出典型的四翼狀態。鄭氏曉廷龍和始祖鳥非常相像。我們所作的系統發育分析顯示,鄭氏曉廷龍和始祖鳥組成一個小家族。令人感到意外的是,這個小家族的位置並不在鳥類支系上,而是位於恐爪龍支系上。用通俗的話講,始祖鳥是伶盜龍的祖先,而不是現代鳥類的祖先。這是一個非常令人震驚的結論,也是一個非常重要的結論,因為這一結論將影響到鳥類起源研究的許多方面。
鳥類的系統演化樹
在我們獲得的系統演化樹中,最原始的鳥類是約1.6億年前生活在內蒙古寧城地區的樹息龍和耀龍。這些最早的鳥有很厚的頭,可能以植物為食。事實上,生活在1.2億年前的遼西地區的一些原始鳥類,如熱河鳥、會鳥等,頭部也很粗,是食草動物。這表明,最早的鳥類是素食者,它們的後代最終主宰了藍天。另一方面,始祖鳥代表着一個食肉世系的開始,就像鳥類一樣,試圖衝向藍天,但最終在白堊紀末期滅絕。
當然,這一結論還需要更多的證據來支持,確定始祖鳥的進化位置還有很多工作要做。事實上,對於科學家來説,始祖鳥是否屬於鳥類並不重要。我們可以徹底改變鳥類的定義,讓始祖鳥迴歸鳥類家族。例如,我們可以將鳥類定義為始祖鳥和麻雀及其所有後代最接近的共同祖先,因此始祖鳥自然屬於鳥類。然而,由於這一點,所有的恐龍,包括一些近10米長的巨型生物,也將屬於鳥類。
在探索鳥類起源的過程中,尋找最早的鳥類固然重要,但更重要的是要恢復可信的系統發育樹,在此基礎上發現鳥類主要特徵的進化規律。對鳥類起源的研究不是關於一個物種,而是關於恢復悠久歷史的研究!