小恐龙的历险：恐龙变鸟的奇趣旅程

小恐龙的历险：恐龙变鸟的奇趣旅程体积小的重要性一旦鸟类的典型特征确立之后，鸟类便出现了。布鲁萨特对虚骨龙的研究发现，一旦始祖鸟和其他原始鸟类应运而生，它们就和其他恐龙走上了截然不同道路——它们演变得更加迅速。“有希望的怪物”理论可以更加精确地追溯到源头：突然的变异不会产生鸟类，切确地说是鸟类产生了突变。“鸟类碰巧得到了成功的身形以及新型的技能——在小体积下飞行——这件事导致了一场进化大爆炸，”布鲁萨特说道。虚骨龙类（Coelurosauria）又名空尾龙类，是群多样性的兽脚亚目恐龙，包含许多次演化支，例如：暴龙超科、似鸟龙下目、以及手盗龙类（也包含鸟类）。虚骨龙类的范围为：兽脚亚目中，所有亲缘关系接近鸟类，而离肉食龙下目较远的物种。目前的有羽毛恐龙几乎都属于虚骨龙类，使许多科学家认为大部分虚骨龙类拥有某种程度的羽毛。这些化石的新的复杂分析，追踪了结构性改变和这些标本是如何彼此相关联的，并支持鸟类的羽毛是经过一段长时间进化

从左至右：伶盗龙、始祖鸟、鸡和鸽子的头骨

然而越发清晰的是，恐龙进化成鸟类的过程似乎比想象中更有意思。研究发现，鸟类特征，比如羽毛的出现，是远远早于鸟类的。也就是说，它们在进化成鸟类之前就已经具备了羽毛，只是简单地把早已存在的东西换了个用途而已。而最近的一个研究让我们发现了一个看似简单的变化过程：它们的头颅形状会越来越像幼崽时期的样子——也就是鸟类头颅的样子。不仅如此，鸟类在体积上也比它们的恐龙祖先小很多，它们甚至长得也很像恐龙的胚胎。这些为了适应环境而发生的种种变化，使得它们越来越像现代鸟类——会飞行，而且有着高识别度的喙，极具灵活度。毕竟，进化史上的每一个巨大变迁，都是由许许多多小的改变汇聚而成的。

令人惊异的飞跃

上世纪90年代，中国出土的新恐龙化石揭开了关于羽毛的惊人发现。尽管许多化石都缺少翅膀，但是它们身体表面却覆盖着羽毛，从短小稀疏的绒毛到交错密集的羽翎。这类新的中间物种的发现，填补了不完整的化石纪录，并且成为了古生物学家设想的恐龙过渡为鸟类理论的灵感来源。羽毛，这个曾被认为是鸟类特有的东西，现在被确认在鸟类出现之前就已经在恐龙身上进化了。

虚骨龙类（Coelurosauria）又名空尾龙类，是群多样性的兽脚亚目恐龙，包含许多次演化支，例如：暴龙超科、似鸟龙下目、以及手盗龙类（也包含鸟类）。虚骨龙类的范围为：兽脚亚目中，所有亲缘关系接近鸟类，而离肉食龙下目较远的物种。目前的有羽毛恐龙几乎都属于虚骨龙类，使许多科学家认为大部分虚骨龙类拥有某种程度的羽毛。

这些化石的新的复杂分析，追踪了结构性改变和这些标本是如何彼此相关联的，并支持鸟类的羽毛是经过一段长时间进化的观点。虚骨龙类化石的合作研究者，苏格兰爱丁堡大学的古生物学家斯蒂芬·布鲁萨特，2014年秋天发表在《当代生物学》的研究称，兽脚类亚群产生了始祖鸟和现代鸟类。他们跟踪了随着时间推移一些骨骼特性的变化，发现没有明显的改变能把现代鸟类和虚骨龙区别开来。

“一只鸟不是一夜之间从霸王龙进化过来的，而是一个接一个鸟类特征的进化，首先是双足行走，接下来是羽毛、胸叉骨，然后是像羽毛笔的一样复杂（密集）的羽毛，再然后就是翅膀，”布鲁萨特说，“这种进化最后导致了恐龙和鸟类的无缝过渡，以至于你无法简单地把这两个物种区分开。”

一旦鸟类的典型特征确立之后，鸟类便出现了。布鲁萨特对虚骨龙的研究发现，一旦始祖鸟和其他原始鸟类应运而生，它们就和其他恐龙走上了截然不同道路——它们演变得更加迅速。“有希望的怪物”理论可以更加精确地追溯到源头：突然的变异不会产生鸟类，切确地说是鸟类产生了突变。“鸟类碰巧得到了成功的身形以及新型的技能——在小体积下飞行——这件事导致了一场进化大爆炸，”布鲁萨特说道。

体积小的重要性

尽管人们认为羽毛和翅膀是把鸟类同恐龙区分开的关键，鸟类更小的体积同样是极端重要的依据。新的研究表明，远古鸟类体型迅速地缩小，这预示着小身型是一个重要且有优势的特性，更加有可能是鸟类演变过程中的主要部分。

像其他的鸟类特征一样，身体渐渐变小应该也远早于鸟类的出现。《科学》杂志2014年发表的一项研究表明，（鸟类）微型化的进程远远早于科学家的预期。一些虚骨龙早在2亿年前开始缩小——比始祖鸟出现早5000万年。在那个时候其他大多数恐龙的体积都在剧增。“在恐龙之中，微型化趋势是异常的表现，”本顿说。

当鸟类的祖先长出了翅膀并且开始尝试滑翔的时候，这个微型化的趋势就加速了。2014年，本顿的团队表明，这种开始滑翔的恐龙的后裔，例如鸟翼龙，演化速度是其他血统恐龙的160余倍。本顿说，“我们认为这标志着在那时进行的一个事件导致了剧烈的自然选择。”

微型化的加剧表明了体积小的鸟类一定比大的物种有着更强的优势。“也许缩小是新习性的开端，一种新的生活方式，甚至关系到生理机能和繁殖力的变化，”布鲁萨特说。本顿猜测，当鸟类的祖先搬到树上时（这是一种新的食物来源和庇护之所），小型化的优势已经出现。

但无论什么原因，小体积就像是利于飞行的前身一般。尽管体积庞大的动物可以滑翔，但是真正的展翅飞行需要翅膀大小和体重之间具备一个确定的比例。在能够升空飞行自如、而不是简短的滑翔之前，鸟类需要变小。

婴儿脸

短吻鳄的胚胎

2008年，哈佛大学的生物学家阿克哈特·阿布赞诺夫仔细研究了短吻鳄的孵化过程。由于短吻鳄与恐龙源自同一个祖先，能够为鸟类提供有用的进化比较（尽管它们的外表上差距很大，但相比蜥蜴而言，鸟类与短吻鳄更加相近）。阿布扎诺夫研究了短吻鳄的椎骨，但是令他困惑不解的是它们与鸟类相似的头部；短吻鳄的胚胎与鸡的胚胎形状极为相像。变成化石的幼小恐龙表现出同一形态——它们很像成年的鸟类。通过这两个观察，阿布赞诺夫有了一个想法，也许从恐龙进化到鸟类是通过抑制恐龙生命早期的发育来实现的。

生物学家阿克哈特·阿布赞诺夫

为了验证这一理论，阿布赞诺夫与美国自然历史博物馆的古生物学家马克·诺瑞尔、彼时是阿布赞诺夫实验室的一名博士生布哈特-安贾·布胡拉尔（以及其他同事），一同搜集了遍及全球的化石资料，其中包括始祖鸟等史前鸟类，以及死在巢穴中尚未孵化的化石蛋。他们试图探究当恐龙演化成鸟类时头骨形状发生了怎样的变化。

他们发现，随着时间的推移（恐龙）的面部开始塌陷变小，眼睛，大脑和喙生长了出来。“最初的鸟类跟伶盗龙的晚期胚胎几乎一模一样，”阿布赞诺夫说，“现代鸟类变得更像幼龙，从它们的婴儿时期就很少发生变化了。”简而言之，鸟类就像可以被复制的幼龙。

这个被称为“幼态成熟”的过程是一种高效的演化路线。“同创造出新东西相比，它们利用并继承了已经形成的特性，”加利福尼亚大学伯克利分校的进化生物学家尼潘·帕特尔说。

“我们发现的演化方式比我们以前所认识的更加优良和精致，”今年秋天将在耶鲁大学开启自己研究室的布胡拉尔说，“鸟类头骨的无数变化可能全部归功于幼态成熟、胚胎早期一系列分子水平的变化 。”

为什么幼态成熟在鸟类进化中如此重要？它可能导致了它们的微型化，反之亦然。体积的变化常常与发育的变化相关联。“缩短发育序列最简洁的办法就是在小体型的时候停止生长，”本顿说。成年期有婴儿形状的头骨也有助于解释鸟类增长的大脑，因为一般来说，跟成年相比，幼年期相对它们的身体来说头显得更大。“使大脑变大的最好办法就是，成年期保留幼年期的微小身形。”

（通常幼态成熟基于演化过程中的一系列变化，甚至哺乳类和人类也是这样。我们同黑猩猩相比，硕大的头骨就是由于幼态成熟产生的。）

幼态成熟把头骨变成了一张白纸，使其可以随着自然选择产生新的结构。消去了长鼻子后，为鸟类一个最重要的特征——喙的出现，开辟了道路。

喙的出现