160多年前，第一块始祖鸟化石的出土曾在科学界引起巨大轰动——这种长着羽毛的“恐龙鸟”，正是达尔文演化论的最佳“代言人”。然而，它到底是如何实现从陆地爬行到天空翱翔的？这一演化之谜，至今尚未完全揭晓。

近日，一支由中美两国科学家组成的联合团队，历时3年，通过对最新发布的芝加哥始祖鸟化石的深入研究，终于为这幅演化“拼图”增上了关键一块。相关研究成果发表于《自然》。

“运用高精度CT扫描重建等手段，我们发现了始祖鸟骨骼、软组织、羽毛上此前从未为人所知的细节特征，为恐龙向鸟类演化的完整进程提供了全新线索。”论文共同通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员胡晗告诉《中国科学报》。

芝加哥始祖鸟生态复原图。 Michael Rothman/绘

始祖鸟标本的“里程碑”

始祖鸟化石是目前已知的最古老鸟类化石。在达尔文《物种起源》发表两年后，也是演化论饱受争议的时期，它的横空出世揭示了鸟类的爬行类动物起源，使得神创论者黯然退场。

和所有始祖鸟化石一样，芝加哥始祖鸟也出土于德国索伦霍芬地区的石灰岩沉积层，是目前已知的第14件始祖鸟标本。尽管早在1990年之前就被发现，但它一直以来都“藏珠”于各位私人收藏家手中，无法实现更多的研究价值。

直到2022年，在多方协助下，这块化石到了美国菲尔德博物馆，它身上潜藏的演化秘密逐渐被揭开。

生活在约一亿五千万年前的始祖鸟体型不大，而芝加哥始祖鸟标本更是目前人们发现的体型最小的标本，大小仅与一只鸽子相当。

“这件标本可以说是始祖鸟研究史上的‘里程碑式标本’。”胡晗说，它的保存极为完整，不仅大部分骨骼较为立体，同时还保存了罕见的软组织如皮肤、趾垫、羽毛等重要信息。“为深入理解其形态信息和生态适应提供了独一无二的证据。”

芝加哥始祖鸟标本。受访者供图

补上“缺失的一环”

基于芝加哥始祖鸟标本极其完美的保存状态，研究人员将探索的目光锁定在了其头部、四肢及飞羽等部位。

据胡晗介绍，始祖鸟的头骨形态介于伤齿龙类和其他白垩纪鸟类之间，代表着从非鸟恐龙缺乏灵活性的头骨向更轻便灵活的鸟类型头骨过渡的关键阶段

与此同时，芝加哥始祖鸟足部的软组织结构显示出其可能与现生地栖鸟类相似的特征。论文第一作者、菲尔德自然历史博物馆副教授邹晶梅表示：“它们可能有部分时间在地面行走，同时拥有攀爬树木的能力。”

芝加哥标本还是首件发现三级飞羽的始祖鸟标本。三级飞羽是一组附着在肱骨和尺骨上、位于翅膀和身体之间的飞羽，始祖鸟借助它来维持连续的空气动力学平面，从而实现飞行。邹晶梅表示，这一结构在与鸟类密切相关的带羽毛恐龙中从未出现过，说明这可能是始祖鸟为了适应主动飞行而演化出的创新特征。

这些新发现厘清了始祖鸟“新旧兼具”的镶嵌演化特征。“正因为同时具有原始与进步的特征，它补上了演化进程上‘缺失的一环’，链接起人们对于恐龙向鸟类演化过程的理解。”胡晗说。

芝加哥始祖鸟的羽毛分布图。受访者供图

跨国合作“各展所长”

“跨国合作对于解读像始祖鸟这样的‘国际明星化石’至关重要。”胡晗告诉《中国科学报》，与其简单地称之为合作，不如说这是两国学者建立在学术友谊上，用双方的专业知识和技术优势协奏出的“交响曲”。

邹晶梅曾在中国工作过近10年的时间，此后也一直与中国学者们保持着密切的合作交流。2022年，随着芝加哥始祖鸟标本被菲尔德博物馆纳入麾下，她与已有长期合作关系的胡晗一拍即合，决定“各展所长”，分工完成对这块化石的探索。

由于标本在美国有着巨额的安保费，无法轻易地离开美国，因此邹晶梅与博物馆同事一起，对标本进行物理修复以及近距离的软组织观察研究，并对其进行了高精度CT扫描。

基于高精度CT 扫描的结果，胡晗带领中国团队实现了第一阶段对其头骨的三维重建，并系统诠释了这些骨骼特征在演化进程中的关键位置。

由于一侧被埋在岩石当中，标本的一部分信息无法直观观察，而三维重建就像是孙悟空的“火眼金睛”，让这些隐藏的细节无所遁形。“比如，在我们的三维重建结果中，很好地发现了腭区的犁骨，它有着与鸟类更加接近的形态。此外，还重建出了它与翼骨等其他腭区骨骼的相对位置和关节方式。”胡晗介绍道。

据了解，这项研究仅仅是芝加哥始祖鸟研究的开始。邹晶梅说，化石上还有更多令人兴奋的骨骼和其他细节正在被探索，“现在仅是冰山一角”。

胡晗也表示，基于此次成功建立的始祖鸟头骨三维模型，可以进一步进行功能形态学的定量分析，并拓展到更多化石鸟类的三维功能形态研究。这为未来深入探讨恐龙向鸟类演化关键时期的生态习性转变奠定了基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08912-4