我科学家新发现改写鸟类进化史
http://www.sciencehuman.com
科学人 网站
2005-04-03
)
头部
)
华美金凤鸟化石标本
)
华美金凤鸟骨骼素描图
)
始祖鸟化石标本
)
中国地质研究院地质研究所研究员季强。他手指之处就是发现华美金凤鸟的地方
140年前，德国的始祖鸟被确认为世界上所有鸟类的鼻祖。其历史地位的发现，被称为19世纪最重要的科学发现之一。然而一百多年来，科学家们对于鸟类始祖的研究从来没有放弃，他们一直希望通过相关的发现，检验这一结论。尤其是在全世界鸟类化石资源最为丰富的中国，科学家们一直在探索，始祖鸟是世界上最早的鸟这一发现是否就是事实呢？到底有没有比始祖鸟更为原始的鸟类呢？
近日，中国地质科学院地质研究所季强研究员和他的研究小组对外公布，他们发现了一块被称作“华美金凤鸟”的鸟化石，通过半年多来对200余个特征的分析后取得惊人发现，“它和始祖鸟不但是近亲，而且其身体特征比始祖鸟更为原始。”这意味着，中国科学家所发现的“华美金凤鸟”代替了德国始祖鸟的历史地位，“华美金凤鸟”成为迄今为止所发现的世界上最为原始的鸟。中国科学家的这一论文发表之后，立即受到美国、加拿大科学家的关注，纷纷越洋致电，要求进行合作。
老乡用破麻布包裹着的一个硬东西，被研究员称为重要的发现。
2004年7月的一天，河北丰宁的三位老乡开着一辆吉普车，急匆匆地来到北京，其中一位的怀里，小心翼翼地抱着一块用略显破烂的黄色大麻布捆绑着的一个硬邦邦的东西。此时，他们并不知道自己手里的东西有多大意义，只是直奔中国地质研究院地质研究所二层季强研究员的办公室。
季强研究员，曾在2002年7月，在辽西发现了中华神州鸟；又在同年12月发现了中华吉祥鸟；从进化过程来看，这两种鸟都是排列在始祖鸟之后的鸟类，其历史意义并不抢眼。几年来，季强的研究从未停止。他辗转于辽西和冀北，到处寻找鸟类化石，划定区域后就雇佣当地老乡进行挖掘。今天来的这三位，就是从河北赶来送化石的，他们刚刚在季强上次划定的区域挖出了新的化石。
此时，季强的课题小组成员们都在屋里面。季强把三位老乡请进屋，指着麻布，“赶快打开来看看”。
打开一开，一共是五块化石，几乎每一块都有4厘米厚，20厘米长。季强小心翼翼地拿起每一块化石，在地上拼起来。很快，在这些灰色化石拼凑的图形中，一只非常完整的鸟跃然而生。研究小组的人各个神态严肃，仔细观察起来。季强拿着放大镜，忽然，他乐了。在研究人员一阵讨论之后，季强兴奋地对三位老乡说“这个发现很重要”。
对尾椎、牙齿和四肢的初步观察，都可以证明这只鸟要比始祖鸟更为原始。
刚刚季强看到了什么呢？
根据经验，季强首先把放大镜放在了它的尾部，手指着它每一个细小的尾椎，“1，2，3，4”地数起来。一共是23节。“始祖鸟的尾椎也是23节”，在场的一名课题小组的成员不禁叫了出来，“这说明它们的关系可不同寻常。”
季强的心不禁为之一振，他紧接着观察了鸟的牙齿。在放大镜下，这只鸟嘴里长满了牙齿，而且每颗牙都是又高又细，并且紧密排列。
课题组的成员们开始你一言我一语地讨论起来，甚至有人提出大胆的设想———“从牙齿看，它肯定不是在始祖鸟之后的鸟。”“德国始祖鸟的牙齿都是短而粗，牙齿之间都有空当。”“后来鸟的牙齿就逐渐退化，直到今天的鸟已经没有牙齿，只有角质喙了。”
季强继续观察了这只鸟的四肢。德国始祖鸟的前肢和后退的长度是一比一，它的四肢如何呢？令科研人员们又一次感到激动的是，这只鸟的前肢明显短于后肢。
科研人员的激动来源于目前国际上一个已经被公认的观点“鸟类是由恐龙进化来的”。早在1999年，全世界五百多名顶级古生物学家汇聚一堂，在耶鲁大学召开了“鸟类起源与早期演化国际学术讨论会”，除了六位科学家持不同意见，绝大多数顶级科学家们都通过了“鸟类是由恐龙进化来”的观点。
显然，从目前所观察到的情况，它的牙和四肢都与恐龙更加类似。这是不是意味着，在进化的过程之中，这只鸟出现在恐龙与始祖鸟之间的时期呢？那它是不是就可以代替始祖鸟的历史地位呢？人们的心情越来越兴奋。对于这只鸟的历史地位的确定似乎有了一个方向。
三位老乡尽管不太理解科研人员的讨论，但看着他们兴奋的表情，也逐渐感到他们带来这个宝贝的重要性。他们兴奋得离开了北京，等待着季强所说的“科学上的重要发现”。
如果它出现在“恐龙进化到始祖鸟的过程当中，那么到底它是“龙”还是“鸟”呢？
季强的课题组立刻进入了正式的研究，他们不仅要确定它是否处于始祖鸟之前，更为重要的是，如果它处在始祖鸟之前，恐龙之后，那么用什么样的生物学的标准，来确定它是“龙”还是“鸟”呢？
在半年左右的时间里，他们从这块化石里一共筛选出这只鸟身体上的205个特征。过去，地质学家们常常按照生物特征所在的纲目科属种的位置确定这些特征的重要性，从而划分生物的种类。但是，这种方法往往无法避免人的主观性。
“我们没有按照这套方法，而是采用了目前古生物学在国际上最为流行的方法———支序分析法，将所有特征输入一个特定软件，由软件的分析系统做出结论。”季强对记者介绍。为此，季强特意托付美国的朋友购买了这套软件。
到了今天年初，万事俱备，季强将所有的数据都输入这个软件。当一系列的分析之后，软件在屏幕上清楚地对这一生物的归类给出了一个让人振奋的结论———它是比始祖鸟更为原始的“鸟”。
季强说，“综合这些研究，说明这次发现的鸟不但是始祖鸟的近亲，而且取代了始祖鸟作为鸟类始祖的历史地位。”
今年3月出版的《地质通报》刊登了季强研究小组的研究成果。他在论文后面，特别附上了这205个特征的相关数据。任何人都可以把它们输入到这个软件中，检验他们的研究成果。
中国出了个金凤鸟
由于这只鸟在河北丰宁的金凤山发现，季强把它命名为“华美金凤鸟”。从化石上看，华美金凤鸟从头到尾的长度大约为54.8cm。头颅的侧面视轮廓呈三角形，上下颚各发育18颗光滑无饰的牙齿。金凤鸟共有12节颈椎、11节背椎和23节尾椎，其中尾巴长约27.3cm，约为身体总长的50%。此外，与始祖鸟一样，它全身都被覆着清晰的羽毛印痕。
据分析，与金凤鸟共生的生物都是热河生物群中的常见分子，比如戴氏狼鳍鱼、潘氏北票鲟、长背鳍燕鲟、三尾拟蜉蝣和一些植物等。
季强告诉记者，“目前研究进展还处于初级阶段，还有很多研究要继续下去。”现在，他们正在加紧对发现金凤鸟化石的地层进行放射性测年，确定金凤鸟所处的年代。与此同时，研究小组还要把初步研究中所用的205个特征每次去掉五个，将剩下的200个输入软件，检验软件合成的图谱。一旦发现哪一次有重大变化，就要重点对这五项进行检验。把它们一个一个去掉，只要出现重要变化，这就可以找到由龙转化成鸟的关键所在。
背景知识
德国始祖鸟
德国索伦霍芬地区始祖鸟的发现被认为是19世纪最重要的科学发现之一，迄今为止共发现了7枚保存骨骼和羽毛印痕的化石标本和1枚单根羽毛化石标本。由于始祖鸟既显示了明显的爬行动物特征又保存了精美的羽毛，140多年来人们一直将其作为介于恐龙与鸟类之间的“中间环节”，但更倾向认为它是世界上最古老的鸟，或鸟类的始祖。
由于始祖鸟化石的稀有，加之其地理分布十分局限，长期以来国际上围绕鸟类起源问题展开了激烈的争论，提出了各种各样的假说。
[北京科技报]
|
