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飞行是一项极其耗费体力的活动。与步行、游泳或跑步相比,飞行是消耗能量最多、需要消耗最多卡路里的运动方式。这意味着鸟类必须进化出特殊的机制,才能高效地寻找和消化食物。一项针对已知最古老的鸟类始祖鸟的新研究表明,鸟类一些最奇特的口腔特征——例如额外的舌骨、敏感的喙尖以及口腔顶部的肉质“牙齿”——可以追溯到侏罗纪时期。这些特征至今仍然存在于大多数现存鸟类身上,这表明,能够高效地寻找、获取和处理食物可能是鸟类翱翔天际的关键。
所有鸟类都是恐龙,但并非所有恐龙都是鸟类;现存的鸟类是唯一在6600万年前的大灭绝事件中幸存下来的恐龙类群。始祖鸟生活在大约1.5亿年前的德国境内,是已知最早的既是恐龙又是鸟类的物种。
但始祖鸟与一些小型带羽毛的恐龙生活在同一时期,这些恐龙虽然与鸟类有亲缘关系,但并非鸟类,也不具备飞行能力。区分这两类恐龙对古生物学家来说非常困难。“长期以来,我们几乎找不到什么特征能够真正描述从陆生恐龙到飞行鸟类恐龙的过渡,”芝加哥菲尔德博物馆化石爬行动物副馆长、发表在《创新》(The Innovation )杂志上的一项研究的主要作者景迈·奥康纳(Jingmai O'Connor)说道。“始祖鸟嘴部这些奇特的小特征,在现存鸟类身上也能找到,为我们提供了新的判断标准,可以用来确定恐龙化石是否属于鸟类。”
这篇新论文刊登在2026年2月2日出版的《创新》杂志最新一期的封面上,其研究对象是最新加入科学记录的始祖鸟化石:芝加哥始祖鸟。这具化石自2024年起在菲尔德博物馆展出,并于2025年首次被科学描述。
2022年始祖鸟化石运抵菲尔德博物馆时,尚未进行修复——大部分化石仍被岩石覆盖。由菲尔德博物馆首席化石修复师新谷明子带领的化石修复团队,花费一年多的时间,一丝不苟地凿开表层石灰岩,最终才将化石标本显露出来。
奥康纳说: “之所以能在始祖鸟的嘴里发现这些结构,完全是因为我们的修复人员对这块化石进行了非常细致的工作。”
当皮肤和羽毛等软组织保存在某些岩石中时,它们在紫外光照射下会发出荧光。“研究团队在化石修复过程中会间歇性地使用紫外光,以确保不会破坏任何软组织,”奥康纳说。“此外,有些软组织和骨骼碎片非常小——除非你刻意寻找,否则很容易被忽略。”
在化石修复过程中,真也和她的同事康妮·范·比克注意到这只鸟的头骨上有一些不寻常的微观特征。“我记得她们叫我过去,说:‘景迈,我们发现了一些奇怪的东西,快来看看,’”奥康纳说。“她们给我看了一些会发光的小点,我完全不知道那是什么。”
她翻阅了一本鸟类解剖学参考书,在有关嘴巴的章节中,她看到了一张口腔乳突的插图。
奥康纳说:“想象一下,如果你口腔上颚的肉质部分长满了成排成排的细小肉质锥体——鸟类口腔里就是这样的结构,它们被称为口腔乳突。” 这些肉质锥体看起来几乎像牙齿,它们帮助鸟类进食——乳突引导食物进入鸟类的喉咙,并防止食物进入气管。
研究团队将始祖鸟口腔中保存的组织的位置和外观与现代鸟类的口腔乳突进行了比较,他们确定最好的解释是,他们发现了始祖鸟口腔乳突的第一个例子(也是化石记录中的第一个口腔乳突)。
研究人员在始祖鸟的头骨中发现了几个此前从未在该物种中出现过的特征。他们发现了一小块骨头碎片,后来证实那是一块舌骨。
人类的舌头不含骨头,但大多数鸟类的舌头都有一组骨头构成其舌头的中心结构。这些骨头提供了额外的肌肉附着点,使鸟类的舌头灵活,有助于它们用舌头获取和处理食物。
奥康纳说: “这块非常小的骨头是人体最小的骨头之一,它表明始祖鸟的舌头活动性很强,就像今天的许多鸟类一样。”
通过CT扫描,研究人员还观察到始祖鸟喙尖含有微小的隧道:那是神经的痕迹。许多现代鸟类都有一种叫做喙尖器官的结构,这是喙末端的一个敏感部位,可以帮助它们觅食。
综合来看,始祖鸟口腔乳突、舌骨和喙尖器官的证据表明,第一批鸟类进化出了多种策略来帮助它们更有效地寻找和吞咽食物,而这些特征与它们新获得的飞行能力密不可分。
奥康纳说:“这些发现清晰地表明,恐龙在开始飞行后,为了满足飞行带来的巨大能量需求,它们的进食方式发生了显著变化。鸟类拥有极其高效的消化系统——它们的一切都经过改造,以最大限度地提高进食效率,并从食物中提取能量。而消化系统正是从口腔开始的。”
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