2025年未來科學(xué)大獎生命科學(xué)獎的揭曉，讓三位中國古生物學(xué)家站在了世界科學(xué)的聚光燈下。季強、徐星、周忠和三位科學(xué)家，用確鑿的化石證據(jù)和詳實的系統(tǒng)發(fā)育分析，將“鳥類起源于恐龍”從一個大膽的假說，變成了被全世界科學(xué)界廣泛接受的科學(xué)理論。這不僅是中國古生物學(xué)的驕傲，更是人類認識生命演化歷程的一次重大突破。

2025年未來科學(xué)大獎生命科學(xué)獎獲得者（圖片來源：未來科學(xué)大獎官網(wǎng)）

Part.1

跨越150年的科學(xué)謎題

要理解這項成就的重要性，我們需要把時鐘撥回到1868年。那一年，英國博物學(xué)家托馬斯·赫胥黎（Thomas Huxley）提出了一個在當時看來近乎荒謬的想法：天空中自由翱翔的鳥類，可能是從地面上兇猛的恐龍演化而來的。

赫胥黎是達爾文進化論的堅定支持者，被稱為“達爾文的斗犬”。他在研究了始祖鳥化石和一些小型恐龍化石后，敏銳地注意到兩者在骨骼結(jié)構(gòu)上存在驚人的相似性。然而，這個觀點在當時遭到了廣泛的質(zhì)疑和嘲笑。畢竟，在大多數(shù)人的認知中，恐龍是冷血的、笨重的爬行動物，而鳥類是溫血的、輕盈的飛行動物，兩者怎么可能有親緣關(guān)系？

這個爭議持續(xù)了整整一個世紀。直到1970年代，美國古生物學(xué)家約翰·奧斯特羅姆（John Ostrom）重新審視了這個假說。他通過對恐爪龍等小型獸腳類恐龍的詳細研究，發(fā)現(xiàn)它們與鳥類在解剖結(jié)構(gòu)上有著諸多相似之處：中空的骨骼、類似的髖骨結(jié)構(gòu)、相似的腕骨構(gòu)造等。奧斯特羅姆大膽提出：鳥類很可能起源于一種小型的虛骨龍類恐龍。

然而，即便有了更多的骨骼證據(jù)，反對的聲音依然強烈。最關(guān)鍵的問題是：如果鳥類真的起源于恐龍，那么作為鳥類標志性特征的羽毛，是如何從恐龍的鱗片演化而來的？在恐龍身上，能找到羽毛的痕跡嗎？

Part.2

遼西化石群：打開演化之門的鑰匙

答案來自中國東北的遼西地區(qū)。這里在1.2-1.3億年前是一片溫暖濕潤的湖泊地帶，火山活動頻繁。火山灰不斷沉積在湖底，為生物化石的形成創(chuàng)造了絕佳的條件。更重要的是，細膩的火山灰能夠保存生物體極其精細的結(jié)構(gòu)，包括那些通常無法形成化石的軟組織——比如羽毛。

1996年，一個改變古生物學(xué)歷史的時刻到來了。時任中國地質(zhì)博物館館長的季強，收到了一塊來自遼寧農(nóng)民的化石標本。這塊化石乍一看并不起眼，但當季強仔細觀察后，他的心跳加速了——這是一只小型恐龍的化石，但最令人震驚的是，在恐龍的身體周圍，清晰地保存著一圈細密的纖維狀結(jié)構(gòu)。

這些纖維狀結(jié)構(gòu)是什么？經(jīng)過仔細研究，季強確信：這就是原始的羽毛！他將這種恐龍命名為“中華龍鳥”（Sinosauropteryx）。這個名字本身就體現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn)的革命性——它既是龍（恐龍），又具有鳥的特征（羽毛）。

幾乎在同一時期，時任中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員的陳丕基也獨立報道了類似的標本。兩位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)相互印證，世界上第一例帶羽毛的非鳥恐龍化石就這樣橫空出世，震驚了全世界的古生物學(xué)界。

中華龍鳥的正模標本陽模，注意其身上的原始羽毛痕跡。（圖片來源：維基百科Sam / Olai Ose / Skjaervoy）

Part.3

從一到百：帶羽毛恐龍的“井噴式”發(fā)現(xiàn)

中華龍鳥的發(fā)現(xiàn)就像打開了潘多拉的盒子，更準確地說，是打開了一扇通往遠古世界的大門。在接下來的幾年里，遼西地區(qū)成為了全世界古生物學(xué)家關(guān)注的焦點，一個又一個驚人的發(fā)現(xiàn)接踵而至。

徐星，這位1969年出生于新疆的古生物學(xué)家，成為了這場“化石革命”的主力軍，也在日后成為了中國科學(xué)院院士。作為大名鼎鼎的“恐龍院士”，他先后發(fā)現(xiàn)和命名了超過70種恐龍新物種，其中許多都保存有羽毛結(jié)構(gòu)。2003年1月，徐星團隊在《自然》雜志上報道了對“顧氏小盜龍”（Microraptor gui）的研究成果，這種恐龍不僅有羽毛，而且四肢都長有飛羽，能夠進行滑翔。這個發(fā)現(xiàn)表明，在鳥類演化的早期，可能存在過“四翼”階段。

顧氏小盜龍的化石及復(fù)原圖登上了2003年1月23日出版的《自然》雜志封面，注意其獨特的“四翼”特征。（圖片來源：《自然》雜志官網(wǎng)）

周忠和，另一位獲獎?wù)撸?965年生于江蘇江都，現(xiàn)為中國科學(xué)院院士和美國國家科學(xué)院外籍院士。他的科研之路頗具戲劇性——1986年從南京大學(xué)地質(zhì)系畢業(yè)后，他原本專攻鱘魚類化石研究。1990年代初，當他在遼寧朝陽尋找鱘魚化石時，意外發(fā)現(xiàn)了兩塊原始鳥類化石。憑借敏銳的科學(xué)直覺，他立即意識到這些化石的重大價值，果斷將研究方向轉(zhuǎn)向了原始鳥類。

1995年，還在美國堪薩斯大學(xué)攻讀博士學(xué)位的周忠和，與侯連海等人共同發(fā)表了一項轟動性的研究成果——他們在遼西發(fā)現(xiàn)并命名了“孔子鳥”（Confuciusornis）。這種生活在1.25億年前的原始鳥類，是已知最早具有無牙角質(zhì)喙的鳥類，也是中生代保存最完整、數(shù)量最豐富的鳥類化石之一?？鬃峪B的發(fā)現(xiàn)填補了從始祖鳥到現(xiàn)代鳥類之間的重要演化環(huán)節(jié)。

圣賢孔子鳥的化石（圖片來源：維基百科I, Laikayiu）

Part.4

羽毛的演化之謎：從簡單到復(fù)雜的奇妙歷程

通過對大量帶羽毛恐龍化石的研究，科學(xué)家們逐漸勾勒出了羽毛演化的完整圖景。這是一個從簡單到復(fù)雜、從單一功能到多功能的漸進過程。

最原始的羽毛可能只是簡單的中空纖維，類似于現(xiàn)代鳥類的絨羽。中華龍鳥身上的就是這種原始羽毛。這些羽毛最初的功能可能是保溫——要知道，越來越多的證據(jù)表明，許多恐龍是溫血動物，它們需要某種隔熱結(jié)構(gòu)來維持體溫。

隨著演化的進行，羽毛變得越來越復(fù)雜。出現(xiàn)了羽軸和羽枝，形成了扁平的羽片結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅保溫效果更好，還可能用于展示和求偶。想象一下，雄性恐龍展開色彩斑斕的羽毛，向雌性炫耀，這個場景是不是很熟悉？沒錯，現(xiàn)代的許多鳥類仍在延續(xù)著這種求偶方式。

各種絢麗的鳥類羽毛（圖片來源：維基百科）

最后，一些恐龍的前肢上演化出了不對稱的飛羽——這是飛行的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。不對稱的羽毛能夠產(chǎn)生升力，使得這些恐龍能夠從樹上滑翔，甚至進行短距離的撲翼飛行。始祖鳥就是這個階段的代表。

Part.5

系統(tǒng)發(fā)育分析：構(gòu)建演化家譜的科學(xué)方法

要證明鳥類起源于恐龍，僅有化石證據(jù)還不夠，還需要嚴謹?shù)目茖W(xué)分析方法。這就是系統(tǒng)發(fā)育分析的用武之地。

系統(tǒng)發(fā)育分析是一種通過比較不同物種的特征，推斷它們演化關(guān)系的方法?？茖W(xué)家們會選擇數(shù)百個解剖學(xué)特征——骨骼的形狀、關(guān)節(jié)的構(gòu)造、牙齒的排列等，對不同的恐龍和鳥類進行編碼。然后使用計算機程序，根據(jù)這些特征的相似性和差異性，構(gòu)建出最可能的演化樹。

徐星和周忠和在這方面做了大量工作。他們的分析清楚地顯示，鳥類嵌套在獸腳類恐龍的演化樹中，具體來說，鳥類在進化上屬于手盜龍類的一個分支。這個結(jié)論徹底改變了我們對恐龍的認識?？铸埐]有在6600萬年前完全滅絕，它們的一個分支——鳥類，不僅存活了下來，而且異常繁盛。今天地球上有超過10000種鳥類，從蜂鳥到鴕鳥，從企鵝到老鷹，它們都是恐龍的后代。

該演化樹是根據(jù)馬克·諾瑞爾（Mark Norell）等人在2006年的研究，以及賽里諾在2005年的定義繪制。（圖片來源：維基百科）

Part.6

中國貢獻：從追趕到引領(lǐng)

三位獲獎?wù)叩墓ぷ?，不僅解決了一個重大的科學(xué)問題，更重要的是，他們將中國古生物學(xué)推向了世界前沿。

在1990年代之前，中國的古生物學(xué)研究雖然有著悠久的歷史，但在國際上的影響力有限。帶羽毛恐龍的發(fā)現(xiàn)改變了這一切。遼西成為了全世界古生物學(xué)家的“學(xué)術(shù)圣地”，中國成為了恐龍研究的中心。

更重要的是，這項研究培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的青年科學(xué)家。在季強、徐星、周忠和的帶領(lǐng)下，新一代的古生物學(xué)家正在各個領(lǐng)域取得突破。他們不僅在傳統(tǒng)的化石發(fā)掘和描述方面表現(xiàn)出色，還積極引入新技術(shù)——CT掃描、同步輻射、分子古生物學(xué)等，使中國的古生物學(xué)研究始終保持在國際前沿。

Part.7

未來展望：新的問題，新的挑戰(zhàn)

雖然“鳥類起源于恐龍”已經(jīng)成為科學(xué)共識，但這個領(lǐng)域的研究遠未結(jié)束。新的問題不斷涌現(xiàn)，吸引著科學(xué)家繼續(xù)探索。

羽毛是如何在分子水平上演化的？控制羽毛發(fā)育的基因是如何從控制鱗片發(fā)育的基因演化而來的？最近的研究表明，鳥類和爬行類動物共享許多發(fā)育基因，但這些基因的表達模式發(fā)生了改變。通過研究這些基因的演化，我們可能能夠在實驗室中“重現(xiàn)”羽毛的演化過程。

飛行是如何影響恐龍/鳥類的大腦演化的？飛行需要復(fù)雜的神經(jīng)控制系統(tǒng)，需要處理大量的感覺信息。最新的研究發(fā)現(xiàn)，在向鳥類演化的過程中，恐龍的大腦發(fā)生了顯著的改變——小腦增大、視覺中樞發(fā)達、平衡感增強。這些改變是如何發(fā)生的？它們與飛行能力的獲得有什么關(guān)系？

為什么鳥類能夠在恐龍大滅絕中存活下來？6600萬年前的小行星撞擊導(dǎo)致了恐龍的滅絕，但鳥類卻存活了下來。是什么讓它們?nèi)绱颂厥?？是體型小、代謝率高、能夠飛行，還是其他什么原因？這個問題對于理解大滅絕事件的選擇性至關(guān)重要。

在系統(tǒng)發(fā)生學(xué)中，鳥類被歸入恐龍。（圖片來源：維基百科）

Part.8

穿越時空的生命贊歌

2025年未來科學(xué)大獎授予季強、徐星、周忠和三位科學(xué)家，不僅是對他們個人成就的認可，更是對整個中國古生物學(xué)界的肯定。他們的工作讓我們認識到，在我們頭頂飛翔的每一只鳥，都承載著恐龍的基因遺產(chǎn)；每一聲鳥鳴，都是來自遠古的回響。

當我們仰望天空，看到飛翔的鳥兒時，不妨想一想它們的祖先——那些長著羽毛的恐龍。它們用億萬年的時間，完成了從地面到天空的偉大征程。這是生命的奇跡，也是演化的詩篇。而破解這個奇跡密碼的，正是我們的科學(xué)家。他們用智慧和汗水，將散落的化石碎片拼接成完整的演化圖景，讓遠古的生命在我們面前復(fù)活。

在人類認識自然、理解生命的偉大征程中，中國科學(xué)家正在書寫屬于自己的輝煌篇章。

出品：科普中國

作者：夏至（生物學(xué)博士）

監(jiān)制：中國科普博覽

本文僅代表作者觀點，不代表中國科普博覽立場

本文首發(fā)于中國科普博覽（kepubolan）

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