化石揭示了古代鸟类如何蜕皮，可以解释为什么现代鸟类幸存而其他恐龙死亡

保存在琥珀中的9900万年前幼鸟的羽毛。信用:顺东毕。

（神秘的地球uux.cn）据菲尔德博物馆：你见过的每只鸟——动物园里的每只知更鸟、每只鸽子、每只企鹅——都是活恐龙。鸟类是6600万年前小行星引发的大灭绝中幸存下来的唯一一群恐龙。但是当时并不是所有活着的鸟都活了下来。为什么现代鸟类的祖先还活着，而他们的许多亲戚却死了，这一直是古生物学家几十年来试图解决的一个谜。两项新的研究指出了一个可能的因素:现代鸟类和它们古老的近亲在蜕皮方式上的差异。

羽毛是所有鸟类共有的关键特征之一。它们由一种叫做角蛋白的蛋白质组成，这种蛋白质与我们的指甲和头发是一样的，鸟类依靠它们来飞行、游泳、伪装、吸引配偶、保暖和抵御阳光。

但是羽毛是无法修复的复杂结构，所以作为保持羽毛良好状态的一种手段，鸟类会在一个叫做蜕皮的过程中脱落羽毛并长出新的羽毛。幼鸟换羽是为了失去幼鸟的羽毛，长出成年鸟的羽毛；成熟的鸟每年会蜕皮一次。

芝加哥菲尔德博物馆爬行动物化石副馆长京迈·奥康纳说:“我想很多人不会想到换羽，但从根本上说，这对鸟类来说是一个非常重要的过程，因为羽毛参与了许多不同的功能。”“我们想知道，这一过程是如何演变的？不同鸟类之间有什么不同？这又是如何塑造了鸟类的进化，塑造了所有这些不同分支的生存能力？”奥康纳最近的两篇论文研究了史前鸟类的蜕皮过程。

《白垩纪研究》杂志上的一篇论文详细描述了从生活在9900万年前的一只幼鸟的琥珀中发现的一簇羽毛。

一只新孵化的鸟的样子。鸣谢:陈愉、毕顺东。

今天，幼鸟在出生时的发育程度以及需要父母多少帮助方面都有所不同。鸟儿赤裸无助地孵化；它们没有羽毛，这意味着它们的父母可以更有效地将体温直接传递给婴儿的皮肤。另一方面，早熟物种生来就有羽毛，相当自给自足。

所有的幼鸟都会经历连续的换羽期——在最终长出成年羽毛之前，它们会失去原有的羽毛并长出新的羽毛。蜕皮需要消耗大量的能量，一下子掉很多羽毛会让鸟很难保暖。因此，早熟的小鸡倾向于缓慢蜕皮，以便保持稳定的羽毛供应，而依赖父母提供食物和温暖的早熟小鸡经历“同时蜕皮”，几乎在同一时间失去所有的羽毛。

这项研究中琥珀保存的羽毛是第一个明确的幼鸟蜕皮的化石证据，它们揭示了一只幼鸟的生活史与今天活着的任何鸟类都不匹配。

“这个样本显示了早熟和利他特征的完全奇怪的组合，”奥康纳说，他是这篇论文的第一作者，同时也是宾夕法尼亚印第安纳大学的资深作者毕顺东。“所有身体羽毛基本上处于完全相同的发育阶段，所以这意味着所有羽毛同时或几乎同时开始生长。”

然而，这种鸟几乎可以肯定是现在已经灭绝的一个叫对鸟鸟的类群的一部分，奥康纳以前的工作已经表明这种鸟是高度早熟的。

一个更成熟的幼年对映体的例子。鸣谢:陈愉、毕顺东。

奥康纳假设，作为一只早熟的幼鸟，在经历快速换羽的同时必须保持温暖，这种压力可能是导致对映体鸟最终灭亡的一个因素。

“对映鸟是白垩纪最多样化的鸟类，但它们和所有其他非鸟类恐龙一起灭绝了，”奥康纳说。“当小行星撞击地球时，全球气温将急剧下降，资源将变得稀缺，因此这些鸟类不仅需要更高的能量来保持温暖，而且它们没有资源来满足这些需求。”

与此同时，奥康纳和菲尔德博物馆博士后研究员Yosef Kiat在7月3日发表在《通讯生物学》上的另一项研究检查了现代鸟类的蜕皮模式，以更好地理解这一过程最初是如何进化的。

在现代成年鸟类中，蜕皮通常一年发生一次，在连续的过程中，它们在几周的时间里一次只更换几片羽毛。这样，它们在整个蜕皮过程中仍然能够飞行。成年鸟类的同时换羽，即所有的飞羽同时脱落，并在几周内重新生长，这种情况较为罕见，往往出现在水鸟中，如鸭子，它们不一定需要飞行来寻找食物和躲避捕食者。

在鸟类化石和其他长有羽毛的恐龙身上发现蜕皮的证据非常罕见，奥康纳和凯想知道为什么。“我们有这样的假设，即同时蜕皮的鸟类，发生的时间较短，在化石记录中的代表性较低，”奥康纳说——蜕皮时间越短，意味着在蜕皮过程中死亡并成为显示蜕皮迹象的化石的机会越少。为了验证他们的假设，研究人员深入研究了菲尔德博物馆收藏的现代鸟类。

一只幼鸟的插图。鸣谢:陈愉、毕顺东。

“我们测试了菲尔德博物馆鸟类学收藏的600多张现代鸟类的皮肤，以寻找活跃蜕皮的证据，”该研究的第一作者基亚特说。“在顺序蜕皮的鸟类中，我们发现了几十个活跃蜕皮的标本，但在同时蜕皮的鸟类中，我们几乎没有发现任何标本。”

虽然这些是现代鸟类，不是化石，但它们提供了一个有用的替代品。“在古生物学中，我们必须有创造性，因为我们没有完整的数据集。奥康纳说:“在这里，我们使用随机样本的统计分析来推断某样东西的缺失实际上告诉了我们什么。

在这种情况下，尽管活跃的蜕皮在现代鸟类标本中非常普遍，但化石鸟类没有蜕皮，这表明化石鸟类不像大多数现代鸟类那样经常蜕皮。它们可能同时蜕皮，也可能不像今天大多数鸟类那样每年蜕皮。

琥珀标本和对现代鸟类蜕皮的研究都指向一个共同的主题:史前鸟类和长有羽毛的恐龙，尤其是那些没有在大灭绝中幸存下来的群体，它们的蜕皮与今天的鸟类不同。

奥康纳说:“你能在冠鸟和茎鸟之间找到的所有差异，本质上，都成为了关于为什么一个群体幸存而另一个群体没有的假设。”“我不认为包括现代鸟类在内的冠鸟群体能够幸存下来有什么特别的原因。我觉得是各种特点的结合。但我认为越来越清楚的是，蜕皮可能是恐龙能够生存的一个重要因素。”