王敏：破譯鳥類起源密碼 發現最古老的鳥類食團

研究的樂趣就在于，今天我們認為是對的東西，明天可能就會被完全顛覆。目前，我們對鳥類起源與演化的認識還不完整，因此需要找更多的化石證據，不斷改進研究方法。

王敏

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員

黑色方框眼鏡，深藍色上衣搭配牛仔褲、球鞋，眼前的年輕人，和《生活大爆炸》里的宅男科學家萊納德有幾分神似。他就是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員王敏，前不久其榮獲第十六屆中國青年科技獎。

“在別人眼里，我可能比較無趣，周六日更愿意‘宅’在家里追劇或者看球賽，而不愿出去爬山郊游、親近自然。”王敏笑著說。

可不愛旅游的王敏，幾乎每年都會去進行野外調查。無意山水的他，對石頭卻情有獨鐘。不過他尋找的可不是普通的石頭，而是鳥類化石。

借助一塊塊看似平淡無奇的石頭，他和所在團隊破譯了一道道鳥類起源和早期演化的密碼，不斷刷新和豐富著人們對鳥類起源和演化的認知。

改寫今鳥型類起源時間

高考時，王敏的第一志愿是生物工程，結果誤打誤撞進入了古生物學與地層學專業。

雖都有生物二字，但兩個專業差異很大。起初兩年，鋪天蓋地的地質學知識，讓王敏感到十分枯燥。

一次野外實習，改變了王敏對專業的看法。“當書本上學到的知識，在現場一一得到驗證，你才會真正地接受它，并且想了解更多。”王敏說。

從古生物學與地層學到古脊椎動物研究，再到鳥類起源與演化研究，王敏的科研視角逐步走向深入，也漸漸發自內心地愛上了自己的專業。

在王敏看來，他的工作就像探案一樣，面對眼前的生物化石，需要去回答它生前是如何運動的、體重多少、兄弟姐妹是誰、死亡時的年齡等等。“雖然化石不會說話，但你可以提出一個個大膽的假設，再一步步去驗證。”王敏說。

在“破案”的過程中，不時會出現一些驚喜。2015年，王敏所在團隊與其他機構合作，發現了世界上迄今最古老的今鳥型類化石，將其命名為彌曼始今鳥。相關論文發表在《自然·通訊》上，王敏是論文的第一兼通訊作者。這項研究工作當時被《科學》的評述文章評價為“近10年來有關鳥類早期演化研究中最重要的發現”。

“此前，世界上最古老的今鳥型類化石發現于熱河生物群的義縣組，距今約1.25億年。而我們研究的新標本發現于河北豐寧四岔口盆地的花吉營組。”王敏介紹，同位素測年表明花吉營組含鳥化石層距今約1.3億年，因此，新標本代表了今鳥型類已知最古老的化石記錄，將今鳥型類的起源時間向史前推進了至少5百萬年。

中生代鳥類主要包括今鳥型類、反鳥類和一些更基干的鳥類。今鳥型類是早白堊世最為進步的一個類群，現生鳥類就是從中演化而來的。

王敏對中生代鳥類的系統發育進行了大量分析。結果表明，相比于時代更晚的其他紅山鳥類，彌曼始今鳥在系統樹上更為進步。彌曼始今鳥較進步的系統位置和較早的出現時間，顯示出地層與譜系關系的不一致性，表明今鳥型類起源的時間較已有的認識更早。同時，也將除始祖鳥外的其他原始鳥類支系的起源和分異時間向前推進到晚侏羅世——早白堊世。

發現最古老的鳥類食團

不僅關注鳥類的起源，早期鳥類吃什么、怎么吃，也是王敏關注的重點。

在鳥類漫長的演化歷史中，它們失去了牙齒和厚重的上、下頜，取而代之的是輕質的角質喙，同時還演化出了特別的消化系統，使他們能將食物“囫圇”吞入，而不經過咀嚼。

“對于骨骼、毛發等難以消化的東西，鳥類會以食團的方式將其從口中吐出，而并非像其他脊椎動物那樣，將其隨著糞便排出體外。”王敏介紹。

鳥類的胃分化為腺胃和肌胃，腺胃能夠分泌消化液對食物進行軟化，而肌胃則主要對食物進行機械的研磨。鳥類的肌胃和小腸之間的幽門狹小，且小腸壁薄，因此骨頭等難以消化的東西難以通過幽門，而殘留在肌胃里。

隨著肌胃的收縮，被壓扁的食團再通過消化道的逆蠕動作用，由肌胃向前運移，依次通過腺胃、食道，最終從嘴巴吐出。這樣的消化過程不僅能夠使鳥類快速將食物吞入體內，減小被捕食的機率，同時能將難以消化的東西迅速排出體外，減輕體重。

在研究一件發現于遼西早白堊世的九佛堂組反鳥類標本時，王敏發現其肱骨下方有一紡錘形的團聚物，其含有狼鰭魚的骨骼碎片。將其與現生鳥類、鱷魚的消化系統進行對比后，王敏認為該團聚物為鳥類的食團。

“這件標本距今約1.2億年，這是迄今最古老的有關鳥類食團的化石記錄。”王敏介紹。

提出早期鳥類尾骨與尾羽獨立演化假說

在恐龍向鳥類的演化過程中，尾骨的變化最為顯著。不同于恐龍所具有的長尾骨，現生鳥類的尾骨顯著縮短，特別是最后幾枚尾椎愈合成一個尾綜骨。

現生鳥類的尾綜骨在側視時呈犁狀，其表面附有肌肉和纖維脂肪，因而能夠控制扇狀尾羽的展開和閉合，這是現實飛行的重要條件。此前，這樣的犁狀尾綜骨僅出現在今鳥型類，而扇狀尾羽也多發現于今鳥型類中;相反，在反鳥類和其他更為原始的鳥類中，尾綜骨形態結構單一而呈長桿狀，扇狀尾羽也很少在這些鳥類中出現。

因此，研究者此前普遍認為犁狀尾綜骨和扇狀尾羽是同步演化的。然而，王敏團隊對一件發現于1.3億年前的早白堊世反鳥類——多齒脛羽鳥化石的研究挑戰了這一觀點。

研究人員發現，多齒脛羽鳥的尾綜骨顯著縮短，相對長度與今鳥型類相近。更為重要的是，多齒脛羽鳥的尾綜骨末端向背側彎曲，從而形成了和今鳥型類完全相同的犁狀尾綜骨。然而，多齒脛羽鳥并不具有扇狀尾羽;相反的，它的尾羽都是非羽片狀的，表明今鳥型類的尾綜骨通過平行演化的方式至少在多齒脛羽鳥這類反鳥類中已經演化出來了。這意味著，“犁狀尾綜骨——扇狀尾羽的協同演化”假說需要被重新考慮。

結合發育生物學知識，再綜合利用新研究方法，王敏團隊提出尾綜骨和尾羽在鳥類早期演化中獨立演化的假說，挑戰了長期占主導的學術觀點。這項成果被中國古生物學會評為2017年度中國古生物學十大進展。

“研究的樂趣就在于，今天我們認為是對的東西，明天可能就會被完全顛覆。目前，我們對鳥類起源與演化的認識還不完整，因此，需要找到更多的化石證據，不斷改進研究方法，聽取更多的意見，才能讓我們的認知日漸完善起來。”王敏說。

在探索鳥類起源與早期演化的道路上，王敏還將走得更遠。