在一塊小岩石中發現的骨架化石遺跡挑戰了關於現代鳥類進化的一個長期的信念。來自劍橋大學和馬斯特里赫特自然歷史博物館的一個研究小組發現，現代鳥類的一個關鍵的頭骨特徵，即活動的喙，在6600萬年前消滅恐龍的大規模滅絕事件之前就已經發展出來了。

這一發現還表明，鴕鳥、鴯鶓和它們的親屬的頭骨是”向後”進化的，在現代鳥類出現後恢復到一個更原始的狀態。

利用CT掃描技術，劍橋大學的研究小組從一種新的大型古代鳥類的腭部或嘴頂識別出骨頭，他們將其命名為Janavis finalidens。它生活在恐龍時代的末期，是有史以來最後的齒類動物之一。其腭骨的排列顯示，這種”恐龍鳥”有一個移動的、靈巧的喙，幾乎與大多數現代鳥類的喙沒有區別。

視頻顯示了Janavis finalidens的旋轉翼骨（一種腭骨），它與現存的鴨子和雞類鳥類的翼骨非常相似。這塊骨頭是以兩塊相匹配的碎片被發現的，這些碎片已經被數字化地安裝在一起。這塊骨頭是中空的，在生活中可能充滿了空氣，這一點從它側面的大開口可以看出。資料來源：劍橋大學的胡安-貝尼托博士和丹尼爾-菲爾德博士

一個多世紀以來，人們一直認為實現移動喙的機制是在恐龍滅絕之後進化的。然而，《自然》雜誌上報導的這一新發現表明，我們對現代鳥類頭骨如何形成的理解需要重新評估。

今天地球上大約11000種鳥類中的每一種都根據其腭骨的排列而被歸入兩個總體組別之一。鴕鳥、鴯鶓和它們的親屬被歸入palaeognath，或”古顎”組，這意味著，像人類一樣，它們的腭骨融合在一起可以被看成一個個體。。

Janavis finalidens的腭部與野雞和鴕鳥的腭部的比較。Janavis的腭部解剖結構可能接近所有活的鳥類的最近的共同祖先的解剖結構，並且與雞和鴨類的鳥類，如野雞，更相似，而不是像鴕鳥和鴯鶓這樣的鳥類，後者以前被認為表現出祖鳥的狀態。資料來源：劍橋大學的胡安-貝尼托和丹尼爾-菲爾德

所有其他類別的鳥類都被歸入neognath，或”現代頜骨”組，這意味著它們的腭骨是由一個活動關節連接的。這使得它們的喙更加靈巧，有助於築巢、梳理、收集食物和防禦。

這兩類動物最初是由托馬斯-赫胥黎劃分的，這位英國生物學家被稱為”達爾文的鬥牛犬”，因為他大聲支持查爾斯-達爾文的進化理論。1867年，他將所有活著的鳥類分為”古代”或”現代”頜骨組。赫胥黎的假設是，’古代’顎部構造是現代鳥類的原始條件，’現代’顎部是後來產生的。

“這篇論文的資深作者、劍橋大學地球科學系的丹尼爾-菲爾德博士說：”從那時起，這個假設就被視為一種既定事實。”這種假設持續存在的主要原因是，我們還沒有現代鳥類起源時期的任何保存完好的鳥類腭部化石”。

藝術家對世界上最後一種已知的有齒鳥，Janavis finalidens的重建。這一重建是基於Janavis的原始骨骼化石和與其近親Ichthyornis的比較，以及從現代海洋鳥類，如海鷗和海燕中得到的靈感。Janavis是一種大型的海洋鳥類，有長長的翅膀和顎部的牙齒，應該在溫暖的白堊紀晚期海洋中捕食魚類和魷魚。信用: Phillip Krzeminski

這塊名為Janavis的化石於20世紀90年代在比利時和荷蘭邊境附近的一個石灰石採石場被發現，並在2002年被首次研究。它可以追溯到6670萬年前，在恐龍的最後時期。由於化石被包裹在岩石中，當時的科學家只能根據他們從外面看到的東西進行描述。他們把從岩石中伸出來的骨頭碎片描述為頭骨和肩骨的碎片，並把這個看起來不起眼的化石放回了倉庫。

近20年後，這塊化石被借給了劍橋大學的菲爾德小組，當時還是博士生的胡安-貝尼托博士開始對它進行再次觀察。

“自從這個化石被首次描述以來，我們已經開始在化石上使用CT掃描，這使我們能夠透過岩石看到整個化石，”貝尼託說，他現在是劍橋大學的博士後研究員，也是該論文的主要作者。”我們對這塊化石寄予厚望–據說它最初有頭骨材料，這並不經常保存，但我們在CT掃描中看不到任何像來自頭骨的東西，所以我們放棄了，把這塊化石放在一邊。”

在COVID-19封鎖的早期，貝尼托又把這塊化石拿了出來。研究過程中他意識到這塊骨頭是頭骨，而不是肩骨，研究人員得出結論，部分鳥類所共有的未融合的”現代頜骨”狀況，是在鴕鳥及其親屬的”古代頜骨”狀況之前進化的。由於一個未知的原因，鴕鳥和親屬的融合腭又是在現代鳥類已經建立起來之後的某個時間段進化的。

我們用來區分現代鳥類和它們的恐龍祖先的兩個關鍵特徵是無牙的喙和活動的上顎。雖然Janavis finalidens仍有牙齒，使其成為前現代鳥類，但其下頜結構是現代的、可移動的那種。

該研究的共同作者Pei-Chen Kuo說：”利用幾何分析，我們能夠表明化石腭骨的形狀與活的雞和鴨的腭骨極其相似。”共同作者Klara Widrig補充道。”令人驚訝的是，與亞納維斯最不相似的鳥類腭骨是來自鴕鳥和它們的親屬。”

“進化並不是在一條直線上發生的，”菲爾德說。”這塊化石顯示，活動的喙–我們一直認為是現代鳥類起源之後的一個條件，實際上是在現代鳥類存在之前就已經進化了。一個多世紀以來，我們對現代鳥類頭骨如何進化的假設完全落後了。”

研究人員說，雖然這一發現並不意味著整個鳥類家族樹需要重新繪製，但它確實改寫了我們對現代鳥類的一個關鍵進化特徵的理解。

那麼亞納維斯發生了什麼？它和大型恐龍以及其他齒狀鳥類一樣，沒有在白堊紀末期的大滅絕事件中倖存下來。研究人員說，這可能是由於它的體型較大。亞納維斯的體重約為1.5公斤，與現代的禿鷲大小相當。很可能較小的動物–如菲爾德、貝尼托及其同事在2020年發現的”wonderchicken”，它來自同一地區並與Janavis一起生活–在地球歷史上的這一點上有優勢，因為它們必須吃得少才能生存。在小行星撞擊地球並破壞了全球食物鏈之後。

該研究由美國鳥類學會、侏羅紀基金會、古生物學會和英國研究與創新組織（UKRI）資助。