王敏：破譯鳥類起源密碼

黑色方框眼鏡，深藍(lán)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(xué)家萊納德有幾分神似。他就是中國科學(xué)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?！蓖趺粜χf。

可不愛旅游的王敏，幾乎每年都會去進(jìn)行野外調(diào)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(rèn)知。

1、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(jié)果誤打誤撞進(jìn)入了古生物學(xué)與地層學(xué)專業(yè)。

雖都有生物二字，但兩個專業(yè)差異很大。起初兩年，鋪天蓋地的地質(zhì)學(xué)知識，讓王敏感到十分枯燥。

一次野外實習(xí)，改變了王敏對專業(yè)的看法?！爱?dāng)書本上學(xué)到的知識，在現(xiàn)場一一得到驗證，你才會真正地接受它，并且想了解更多?！蓖趺粽f。

從古生物學(xué)與地層學(xué)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(fā)自內(nèi)心地愛上了自己的專業(yè)。

在“破案”的過程中，不時會出現(xiàn)一些驚喜。2015年，王敏所在團隊與其他機構(gòu)合作，發(fā)現(xiàn)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(guān)論文發(fā)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(dāng)時被《科學(xué)》的評述文章評價為“近10年來有關(guān)鳥類早期演化研究中最重要的發(fā)現(xiàn)”。

“此前，世界上最古老的今鳥型類化石發(fā)現(xiàn)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(biāo)本發(fā)現(xiàn)于河北豐寧四岔口盆地的花吉營組?！蓖趺艚榻B，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(biāo)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(jìn)了至少500萬年。

2、發(fā)現(xiàn)最古老的鳥類食團

不僅關(guān)注鳥類的起源，早期鳥類吃什么、怎么吃，也是王敏關(guān)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(zhì)的角質(zhì)喙，同時還演化出了特別的消化系統(tǒng)，使他們能將食物“囫圇”吞入，而不經(jīng)過咀嚼。

“對于骨骼、毛發(fā)等難以消化的東西，鳥類會以食團的方式將其從口中吐出，而并非像其它脊椎動物那樣，將其隨著糞便排出體外?！蓖趺艚榻B。

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(nèi)，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(fā)現(xiàn)于遼西早白堊世的九佛堂組反鳥類標(biāo)本時，王敏發(fā)現(xiàn)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(xiàn)生鳥類、鱷魚的消化系統(tǒng)進(jìn)行對比后，王敏認(rèn)為該團聚物為鳥類的食團。

“這件標(biāo)本距今約1.2億年，這是迄今最古老的有關(guān)鳥類食團的化石記錄?！蓖趺艚榻B。

3、挑戰(zhàn)早期鳥類演化假說

在恐龍向鳥類的演化過程中，尾骨的變化最為顯著。研究者此前普遍認(rèn)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(fā)現(xiàn)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(zhàn)了這一觀點。

研究人員發(fā)現(xiàn)，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(cè)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(jīng)演化出來了。這意味著，“犁狀尾綜骨——扇狀尾羽的協(xié)同演化”假說需要被重新考慮。

結(jié)合發(fā)育生物學(xué)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(zhàn)了長期占主導(dǎo)的學(xué)術(shù)觀點。這項成果被中國古生物學(xué)會評為2017年度中國古生物學(xué)十大進(jìn)展。

“研究的樂趣就在于，今天我們認(rèn)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(rèn)識還不完整，因此，需要找到更多的化石證據(jù)，不斷改進(jìn)研究方法，聽取更多的意見，才能讓我們的認(rèn)知日漸完善起來?！蓖趺粽f。

在探索鳥類起源與早期演化的道路上，王敏還將走得更遠(yuǎn)。