研究的樂趣就在于，今天我們認(rèn)為是對的東西，明天可能就會被完全顛覆。目前，我們對鳥類起源與演化的認(rèn)識還不完整，因此需要找更多的化石證據(jù)，不斷改進(jìn)研究方法。

王敏

中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員

黑色方框眼鏡，深藍(lán)色上衣搭配牛仔褲、球鞋，眼前的年輕人，和《生活大爆炸》里的宅男科學(xué)家萊納德有幾分神似。他就是中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員王敏，前不久其榮獲第十六屆中國青年科技獎。

“在別人眼里，我可能比較無趣，周六日更愿意‘宅’在家里追劇或者看球賽，而不愿出去爬山郊游、親近自然。”王敏笑著說。

可不愛旅游的王敏，幾乎每年都會去進(jìn)行野外調(diào)查。無意山水的他，對石頭卻情有獨(dú)鐘。不過他尋找的可不是普通的石頭，而是鳥類化石。

借助一塊塊看似平淡無奇的石頭，他和所在團(tuán)隊(duì)破譯了一道道鳥類起源和早期演化的密碼，不斷刷新和豐富著人們對鳥類起源和演化的認(rèn)知。

改寫今鳥型類起源時間

高考時，王敏的第一志愿是生物工程，結(jié)果誤打誤撞進(jìn)入了古生物學(xué)與地層學(xué)專業(yè)。

雖都有生物二字，但兩個專業(yè)差異很大。起初兩年，鋪天蓋地的地質(zhì)學(xué)知識，讓王敏感到十分枯燥。

一次野外實(shí)習(xí)，改變了王敏對專業(yè)的看法。“當(dāng)書本上學(xué)到的知識，在現(xiàn)場一一得到驗(yàn)證，你才會真正地接受它，并且想了解更多。”王敏說。

從古生物學(xué)與地層學(xué)到古脊椎動物研究，再到鳥類起源與演化研究，王敏的科研視角逐步走向深入，也漸漸發(fā)自內(nèi)心地愛上了自己的專業(yè)。

在王敏看來，他的工作就像探案一樣，面對眼前的生物化石，需要去回答它生前是如何運(yùn)動的、體重多少、兄弟姐妹是誰、死亡時的年齡等等。“雖然化石不會說話，但你可以提出一個個大膽的假設(shè)，再一步步去驗(yàn)證。”王敏說。

在“破案”的過程中，不時會出現(xiàn)一些驚喜。2015年，王敏所在團(tuán)隊(duì)與其他機(jī)構(gòu)合作，發(fā)現(xiàn)了世界上迄今最古老的今鳥型類化石，將其命名為彌曼始今鳥。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·通訊》上，王敏是論文的第一兼通訊作者。這項(xiàng)研究工作當(dāng)時被《科學(xué)》的評述文章評價為“近10年來有關(guān)鳥類早期演化研究中最重要的發(fā)現(xiàn)”。

“此前，世界上最古老的今鳥型類化石發(fā)現(xiàn)于熱河生物群的義縣組，距今約1.25億年。而我們研究的新標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于河北豐寧四岔口盆地的花吉營組。”王敏介紹，同位素測年表明花吉營組含鳥化石層距今約1.3億年，因此，新標(biāo)本代表了今鳥型類已知最古老的化石記錄，將今鳥型類的起源時間向史前推進(jìn)了至少5百萬年。

中生代鳥類主要包括今鳥型類、反鳥類和一些更基干的鳥類。今鳥型類是早白堊世最為進(jìn)步的一個類群，現(xiàn)生鳥類就是從中演化而來的。

王敏對中生代鳥類的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)行了大量分析。結(jié)果表明，相比于時代更晚的其他紅山鳥類，彌曼始今鳥在系統(tǒng)樹上更為進(jìn)步。彌曼始今鳥較進(jìn)步的系統(tǒng)位置和較早的出現(xiàn)時間，顯示出地層與譜系關(guān)系的不一致性，表明今鳥型類起源的時間較已有的認(rèn)識更早。同時，也將除始祖鳥外的其他原始鳥類支系的起源和分異時間向前推進(jìn)到晚侏羅世——早白堊世。

發(fā)現(xiàn)最古老的鳥類食團(tuán)

不僅關(guān)注鳥類的起源，早期鳥類吃什么、怎么吃，也是王敏關(guān)注的重點(diǎn)。

在鳥類漫長的演化歷史中，它們失去了牙齒和厚重的上、下頜，取而代之的是輕質(zhì)的角質(zhì)喙，同時還演化出了特別的消化系統(tǒng)，使他們能將食物“囫圇”吞入，而不經(jīng)過咀嚼。

“對于骨骼、毛發(fā)等難以消化的東西，鳥類會以食團(tuán)的方式將其從口中吐出，而并非像其他脊椎動物那樣，將其隨著糞便排出體外。”王敏介紹。

鳥類的胃分化為腺胃和肌胃，腺胃能夠分泌消化液對食物進(jìn)行軟化，而肌胃則主要對食物進(jìn)行機(jī)械的研磨。鳥類的肌胃和小腸之間的幽門狹小，且小腸壁薄，因此骨頭等難以消化的東西難以通過幽門，而殘留在肌胃里。

隨著肌胃的收縮，被壓扁的食團(tuán)再通過消化道的逆蠕動作用，由肌胃向前運(yùn)移，依次通過腺胃、食道，最終從嘴巴吐出。這樣的消化過程不僅能夠使鳥類快速將食物吞入體內(nèi)，減小被捕食的機(jī)率，同時能將難以消化的東西迅速排出體外，減輕體重。

在研究一件發(fā)現(xiàn)于遼西早白堊世的九佛堂組反鳥類標(biāo)本時，王敏發(fā)現(xiàn)其肱骨下方有一紡錘形的團(tuán)聚物，其含有狼鰭魚的骨骼碎片。將其與現(xiàn)生鳥類、鱷魚的消化系統(tǒng)進(jìn)行對比后，王敏認(rèn)為該團(tuán)聚物為鳥類的食團(tuán)。

“這件標(biāo)本距今約1.2億年，這是迄今最古老的有關(guān)鳥類食團(tuán)的化石記錄。”王敏介紹。

提出早期鳥類尾骨與尾羽獨(dú)立演化假說

在恐龍向鳥類的演化過程中，尾骨的變化最為顯著。不同于恐龍所具有的長尾骨，現(xiàn)生鳥類的尾骨顯著縮短，特別是最后幾枚尾椎愈合成一個尾綜骨。

現(xiàn)生鳥類的尾綜骨在側(cè)視時呈犁狀，其表面附有肌肉和纖維脂肪，因而能夠控制扇狀尾羽的展開和閉合，這是現(xiàn)實(shí)飛行的重要條件。此前，這樣的犁狀尾綜骨僅出現(xiàn)在今鳥型類，而扇狀尾羽也多發(fā)現(xiàn)于今鳥型類中;相反，在反鳥類和其他更為原始的鳥類中，尾綜骨形態(tài)結(jié)構(gòu)單一而呈長桿狀，扇狀尾羽也很少在這些鳥類中出現(xiàn)。

因此，研究者此前普遍認(rèn)為犁狀尾綜骨和扇狀尾羽是同步演化的。然而，王敏團(tuán)隊(duì)對一件發(fā)現(xiàn)于1.3億年前的早白堊世反鳥類——多齒脛羽鳥化石的研究挑戰(zhàn)了這一觀點(diǎn)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，多齒脛羽鳥的尾綜骨顯著縮短，相對長度與今鳥型類相近。更為重要的是，多齒脛羽鳥的尾綜骨末端向背側(cè)彎曲，從而形成了和今鳥型類完全相同的犁狀尾綜骨。然而，多齒脛羽鳥并不具有扇狀尾羽;相反的，它的尾羽都是非羽片狀的，表明今鳥型類的尾綜骨通過平行演化的方式至少在多齒脛羽鳥這類反鳥類中已經(jīng)演化出來了。這意味著，“犁狀尾綜骨——扇狀尾羽的協(xié)同演化”假說需要被重新考慮。

結(jié)合發(fā)育生物學(xué)知識，再綜合利用新研究方法，王敏團(tuán)隊(duì)提出尾綜骨和尾羽在鳥類早期演化中獨(dú)立演化的假說，挑戰(zhàn)了長期占主導(dǎo)的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。這項(xiàng)成果被中國古生物學(xué)會評為2017年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展。

“研究的樂趣就在于，今天我們認(rèn)為是對的東西，明天可能就會被完全顛覆。目前，我們對鳥類起源與演化的認(rèn)識還不完整，因此，需要找到更多的化石證據(jù)，不斷改進(jìn)研究方法，聽取更多的意見，才能讓我們的認(rèn)知日漸完善起來。”王敏說。

在探索鳥類起源與早期演化的道路上，王敏還將走得更遠(yuǎn)。