今天《科学》杂志刊登了来自一篇来自中国的重要论文。来自临沂大学、天宇博物馆和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究人员，通过11件保存着后肢羽毛或皮肤结构的早期鸟类标本，揭示了这些鸟类在其进化过程中逐渐失去了长在后肢上的羽毛。

“恐龙腿上的羽毛最早可能是用来御寒，后来变成真正的飞羽，用于辅助飞行，并一直在早期鸟类中保留，直到鸟类演化的某一阶段，脚上的羽毛才退化，变成了鳞片。”论文的通讯作者徐星这样对果壳网说。

这篇题目为《早期鸟类的后肢羽翼和腿羽演化》（Hind wings in basal birds and the evolution of leg feathers）的论文，研究了11件标本，它们都来自山东省天宇自然博物馆，有孔子鸟、会鸟、反鸟类和燕鸟，其中孔子鸟的年代大约是1.25亿年前，其他鸟类大约是1.21亿年前。这些鸟类后肢羽毛的存在证实了早期鸟类演化过程中曾存在一个四翼阶段，并且后肢羽翼在鸟类飞翔起源中曾扮演过非常重要的角色，也就是说最早的鸟类曾经是用四个翅膀飞翔的。

鸟类腿部羽毛演化过程示意图。供图：徐星

从我们熟悉的现生鸟类来看，鸟类的足部一般都覆盖有鳞片；而从已有的化石证据来看，虚骨龙类（包括鸟类和许多似鸟恐龙）和早期鸟类的足部有羽毛或者情况不明（没有软组织保存下来）。由此可见，足部羽毛可能是虚骨龙类一个普遍存在的原始特征。然而在天宇博物馆收藏的数十件燕鸟化石中，令人意外地有一件保存着清晰的足部盾形鳞片和足蹼。（燕鸟是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的周忠和、张福成于2001年命名的一种原始今鸟类，与现生鸟类有着密切关系。） “这表明，虚骨龙类和早期鸟类的足部可能普遍长有羽毛而不是鳞片，只是到了一定演化阶段，足部羽毛才彻底退化，鳞片才出现，燕鸟足部的鳞片就是证据之一，而这个阶段可能就是今鸟类阶段。”徐星对果壳网解释说。今鸟类包括所有现生鸟类和与现生鸟类亲缘关系近的早期鸟类。

天宇博物馆收藏的燕鸟化石，其上保存着的足部盾形鳞片和足蹼清晰可见。供图：徐星

结合最新资料，郑晓廷等人认为，在虚骨龙类恐龙的演化早期，发育出短的丝状足羽，继而足部羽毛普遍存在于虚骨龙类中。而到了近鸟类恐龙时期，开始出现大型的腿羽（包括足羽），但在鸟类演化的早期，大型足羽开始退化，这种退化是由后肢远端开始逐渐向近端发生的，不过在基干鸟类和其他非今鸟类类群中却仍存在大型腿羽，并且形成退化的后肢羽翼，直到今鸟类演化的早期，鸟类足部盾形鳞片出现，而腿羽退化得更加短小。因此，今鸟类的足部盾形鳞片要么代表一种向原始状态反转的情形，要么是一种与爬行类鳞片不完全同源的全新结构。研究人员推测，在早期鸟类演化过程中，足部皮肤结构发育过程中可能出现了个别或者一组基因表达模式的变化，从而导致羽毛向鳞片的转化。

羽毛的起源和演化是鸟类飞翔行为发生的关键因素之一。研究人员推测，腿羽的演化与早期鸟类两套独立运动系统的演化是相关的，随着前肢和后肢在鸟类运动系统中逐渐偏重不同功能，前翼变得更加发达，而腿羽则逐步退化。“现代鸟类有两个完全独立的运动系统：前肢飞行，后肢行走或者奔跑；后翼的退化和最终消失是和这两套独立运动系统的演化相关的。”徐星对果壳网说，“另外一个后翼退化的原因可能在于早期鸟类基本是树栖动物，但进化到一定阶段转入地栖，尤其是水生环境，这可能加速了后翼的退化。”

信息来源：EurekAlert!