始祖鸟 代表了连接恐龙及其鸟类后裔的宏伟进化历程中的一个关键点。但在发现它大约165年后，古生物学家对这只侏罗纪时代的动物的解剖结构和行为仍有疑问。最紧迫的遗留谜团之一是始祖鸟是如何在同类有羽毛的恐龙亲戚中飞行的。
在一个私人收藏中存放了二十多年后，一套最详细、最完整的化石集合于2022年抵达芝加哥菲尔德博物馆。但在它公开亮相之前，专家们花了一年时间准备和分析芝加哥的始祖鸟——他们发现的成果正在帮助古生物学家理解为什么最早的鸟类恐龙如此特别。该团队于5月14日在《自然》杂志上发表的一项研究中解释了他们的发现。
从它的口鼻部尖端到尾部尖端
“当我们第一次拿到始祖鸟时，我就觉得，这太、太、太酷了，我无比兴奋，”菲尔德博物馆化石爬行动物副馆长、论文的主要作者 Jingmai O’Connor 在一份配套的公告中说道。但尽管她最初很兴奋，O’Connor 仍有她的疑虑。
“始祖鸟的知名度已经很高了，我不确定我们还能学到什么新东西，”她解释道。“但我们的标本保存得非常完好，准备得也非常充分，以至于我们确实学到了大量新信息，从它的口鼻部尖端到尾部尖端。”
然而，检查和准备过程并非没有挑战。一个特别的问题是区分标本的化石残骸和周围几乎颜色相同的岩石基质。这时 CT 扫描就派上了用场。
“CT 扫描对我们的准备过程非常重要——它让我们知道，比如，骨头就在岩石表面下方3.2毫米处，这让我们知道在撞到骨头之前我们可以深入多少，”Connor 说，她指出这项研究是古生物学家首次对完整的始祖鸟进行 CT 扫描。
荧光羽毛
所有已知的始祖鸟残骸都挖掘自德国斯图加特以东约100英里的石灰岩矿床地区，即索伦霍芬。之前的研究表明，索伦霍芬石灰岩化石具有独特的化学成分，导致其软组织发出荧光。了解这一点，研究团队还经常使用紫外线照明来辅助区分岩石和肉眼容易忽略的软组织。这些甚至包括像始祖鸟脚趾底部鳞片这样微妙的细节。
不仅它的脚趾提供了宝贵的古代恐龙-鸟类见解——古生物学家尤其对它的脚、手、头部和翅膀羽毛感兴趣。例如，它口腔顶部的骨骼有助于专家理解颅运动的进化，这是现代鸟类拥有的能够独立于脑壳移动喙的特征。
“这听起来可能不那么令人兴奋，但对于研究鸟类进化的人来说，它非常重要，因为有人推测，能够进化出适应不同生态位的特化头骨可能有助于鸟类进化成如今超过11000个物种，”O’Connor 说。
试飞
芝加哥标本还为科学家提供了一个前所未见的生理细节，这似乎终于回答了一个长久以来的问题：始祖鸟（至少短暂地）是如何飞上天空的？
“这其实是我论文中最喜欢的部分，”O’Connor 说。“它提供了证据，表明始祖鸟利用其羽毛翅膀进行飞行。”
证据以初级飞羽（tertials）的形式出现，这是一组位于始祖鸟非常长的上臂上的羽毛。没有这些初级飞羽，这种动物就不可能飞起来。
“如果你想飞行，长长的上臂骨会造成翅膀的主翼羽和次翼羽与身体其他部分之间产生空隙，”O’Connor 解释说。“如果空气穿过这个空隙，就会扰乱你产生的升力，你就无法飞行。”
大多数现代鸟类通过进化出更短的附肢来搭配它们的初级飞羽来解决了这个问题。但即使始祖鸟拥有那些长长的臂骨，它也有比例相称的初级飞羽。它的许多恐龙亲戚进化出了羽毛，但它们止于肘部，缺乏飞行所需的初级飞羽。
“这告诉我们，这些非鸟类恐龙不能飞，但始祖鸟可以，”O’Connor 说。
然而，“飞”这个词很可能在这里承担了重要的含义。 多项研究表明，始祖鸟的行为更像一只只能短距离滑翔的鸡，而不是一只在高空翱翔的猎鹰。尽管如此，最新的研究还表明，这些大羽毛也可能在“视觉交流”中发挥作用。无论始祖鸟的飞行能力如何，芝加哥标本都在继续揭示关于现代鸟类最早起源的新细节。
“始祖鸟不是第一只拥有羽毛的恐龙，也不是第一只拥有‘翅膀’的恐龙，”O’Connor 说。“但我们认为它是已知最早能够利用羽毛飞行的恐龙。”
