飞羽潜规则以及它如何揭示哪些恐龙会飞
泰明克百灵鸟突出飞行羽毛的翅膀。信用:uux.cn/约瑟夫·基亚特
（神秘的地球uux.cn）据菲尔德博物馆：鸟儿会飞——至少，大多数鸟儿会飞。企鹅和鸵鸟等不会飞的鸟类进化出了不需要飞行的生活方式。然而，关于不会飞的鸟类的翅膀和羽毛与它们的空中亲戚有何不同，科学家们还有很多不知道的地方。
在《PNAS》杂志的一项新研究中，科学家检查了博物馆收藏的数百种鸟类，发现了所有飞行鸟类共有的一系列羽毛特征。这些“规则”为现代鸟类的恐龙祖先如何首次进化出飞行能力以及哪些恐龙能够飞行提供了线索。
不是所有的恐龙都进化成了鸟，但所有活着的鸟都是恐龙。鸟类是6600万年前小行星撞击地球时幸存下来的恐龙之一。早在小行星撞击地球之前，一群名为Penneraptorans的恐龙中的一些成员就开始进化羽毛和飞行能力。
Penneraptoran群的成员在会飞之前就开始长出羽毛；羽毛最初的用途可能是隔热或吸引配偶。例如，迅猛龙有羽毛，但它不会飞。
当然，科学家们不能乘坐时间机器穿越到白垩纪去看看迅猛龙是否会飞。相反，古生物学家依靠动物骨骼化石中的线索，如手臂/翅膀骨骼和叉骨的大小和形状，以及任何保存下来的羽毛的形状，来确定哪些物种能够进行真正的动力飞行。例如，在会飞的鸟类中，翅膀顶端的长初级羽毛是不对称的，但在不会飞的鸟类中是对称的。
企鹅的主要羽毛。信用:uux.cn/约瑟夫·基亚特
对恐龙飞行线索的探索促成了芝加哥菲尔德博物馆古生物学家京迈·奥康纳和该领域博士后研究员约瑟夫·基亚特的合作。
该博物馆专门研究早期鸟类的爬行动物化石副馆长奥康纳说:“约瑟夫是一名鸟类学家，他当时正在研究各种特征，比如不同类型翅膀羽毛的数量与其附着的臂骨长度之间的关系，以及鸟类飞羽的不对称程度。”
“通过我们的合作，Yosef能够追踪1.6亿至1.2亿年前的化石中的这些特征，从而研究羽毛的早期进化史。”
凯亚特对现存鸟类的每一种羽毛进行了研究，检查了世界各地博物馆中保存的346种不同物种的标本。当他观察蜂鸟、鹰、企鹅和鹈鹕的翅膀和羽毛时，他注意到会飞的物种有许多相同的特征。
例如，除了不对称的羽毛之外，所有会飞的鸟都有9到11根主要羽毛。在不会飞的鸟类中，数量差异很大——企鹅有40多只，而鸸鹋一只都没有。这是一个看似简单的规则，但似乎没有被科学家们注意到。
“这真的很令人惊讶，我们可以在现代鸟类中发现这么多种飞行方式，它们都具有9至11种主要羽毛的共同特征，”凯亚特说。“我很惊讶以前似乎没有人发现这一点。”
化石显示了史前鸟类孔子鸟的翅膀和羽毛。信用:uux.cn/约瑟夫·基亚特
通过将有关初级羽毛数量的信息应用于整个鸟类家谱，Kiat和O‘Connor还发现鸟类进化出不同数量的初级羽毛需要很长时间。奥康纳说:“这种特性只有在经历了漫长的地质时期后才会发生变化。”“进化需要非常长的时间来作用于这一特征并改变它。“
除了现代鸟类外，研究人员还检查了65个化石标本，这些标本代表了35种不同种类的有羽毛恐龙和灭绝的鸟类。通过应用现代鸟类的发现，研究人员能够推断出有关化石的信息。奥康纳说:“你基本上可以通过观察初级羽毛数量和这些羽毛形状的重叠来确定一只化石鸟是否会飞，以及它的祖先是否会飞。”
例如，研究人员观察了长有羽毛的恐龙尾鳍恐龙。Caudipteryx有九根主要羽毛，但这些羽毛几乎是对称的，其翅膀的比例使飞行成为不可能。研究人员表示，Caudipteryx可能有一个能够飞行的祖先，但这一特征在Caudipteryx出现时已经消失了。
由于初级羽毛数量的变化需要很长时间，不会飞的Caudipteryx保留了它的九个初级羽毛。与此同时，其他长有羽毛的化石的翅膀似乎已经可以飞行了——包括已知最早的鸟类始祖鸟和小盗龙的翅膀。小盗龙是一种微小的四翼恐龙，不是现代鸟类的直接祖先。
更进一步说，这些数据可能会为科学家们关于恐龙飞行起源的对话提供信息。“直到最近，科学家才意识到鸟类不是唯一会飞的恐龙，”奥康纳说。
“关于恐龙的飞行能力是只进化了一次，还是进化了多次，一直存在争议。我们在这里的结果似乎表明，飞行在恐龙中只进化了一次，但我们必须真正认识到，我们对恐龙飞行的理解才刚刚开始，我们很可能仍然错过了一些最早的羽翼进化阶段。”
“我们的研究结合了基于灭绝物种化石的古生物学数据和当今鸟类的信息，为羽毛和羽毛提供了有趣的见解——这是脊椎动物中最有趣的进化新奇事物之一。因此，它有助于我们了解这些恐龙的进化，并突出了整合不同来源的知识对提高对进化过程的理解的重要性，”基亚特说。
奥康纳说:“包括鸟类在内的兽脚类恐龙是我们地球上最成功的脊椎动物谱系之一。
“他们如此成功的原因之一是他们的飞行。另一个原因可能是它们的羽毛，因为它们有如此多才多艺的结构。因此，任何能够帮助我们理解这两个重要特征如何共同演变并导致这一巨大成功的信息都非常重要。”
