来自南极洲的白垩纪化石揭示了最早的现代鸟类
由俄亥俄大学传统骨科医学学院国家科学基金会博士后领导的研究小组发现了新的线索，深入研究了一个古老的问题：鸭子是否总是长得像鸭子，也总是像鸭子一样嘎嘎叫？
2025年2月7日
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6600万年前，在白垩纪末期，一颗小行星撞击了Yucatán墨西哥半岛附近，导致所有已知的非鸟类恐龙灭绝。但对于今天水禽的早期祖先来说，在大灭绝事件中幸存下来就像鸭子背上的水一样。地点很重要，因为南极洲可能是一个避难所，因为它远离地球上其他地方发生的动荡。化石证据表明，这里气候温和，植被繁茂，可能是现在包括鸭子和鹅在内的该群体最早成员的孵化地。
2月5日发表在《自然》杂志上的一篇论文描述了已知最古老的现代鸟类的一个重要的新化石，它是鸭子和鹅的早期亲戚，大约在霸王龙统治北美的同一时期生活在南极洲。这项研究由克里斯托弗·托雷斯（Christopher Torres）领导，当时他是美国国家科学基金会（NSF）在俄亥俄大学传统骨科医学院的博士后研究员。
这块化石几乎是完整的，有6900万年前的头骨，属于一种名为Vegavis iai的灭绝鸟类，是在2011年南极半岛古生物学项目的一次探险中收集到的。这个新头骨展示了一个长而尖的喙和一个在中生代发现的所有已知鸟类中独一无二的大脑形状，当时非鸟类恐龙和一群奇怪的早期鸟类统治着地球。相反，这些特征将Vegavis置于包括所有现代鸟类的群体中，代表了现在在地球上广泛而成功的进化辐射的最早证据。
克里斯托弗·托雷斯（Christopher Torres）是俄亥俄大学前美国国家科学基金会博士后研究员，也是这篇论文的主要作者，他描述了6900万年前的Vegavis iai鸟的新头骨，这种鸟曾经生活在今天南极洲海岸附近的浅海中。来源：Ben Siegel， BSVC '02（俄亥俄大学），2021
该研究的主要作者、现任太平洋大学教授的托雷斯说：“很少有鸟类能像维加维斯那样在古生物学家中引发如此多的争论。”“这个新的化石将有助于解决很多这些争论。其中最主要的是：维加维斯栖息在生命之树上的什么地方？”
20年前，德克萨斯大学奥斯汀分校的朱莉娅·克拉克和几位同事首次报道了维加维斯。当时，它被认为是现代（也被称为冠鸟）鸟类的早期成员，进化上筑巢在水禽中。但是现代鸟类在白垩纪末期灭绝之前是非常罕见的，最近的研究对Vegavis的进化地位产生了怀疑。这项研究中描述的新标本具有以前所有这种鸟的化石所缺乏的东西：一个几乎完整的头骨。
这个新头骨有助于消除这种怀疑，它保留了与现代鸟类，特别是水禽一致的一些特征，比如大脑的形状和喙骨。与今天的大多数水禽不同，它的头骨保留了强大的颚肌的痕迹，这对潜水捕鱼时克服水阻力很有用。
这些头骨特征与骨骼其他部位的线索一致，表明Vegavis在追捕鱼类和其他猎物时使用脚来进行水下推进——这种捕食策略与现代水禽不同，更像其他一些鸟类，如灰鹭和潜鸟。
对南极半岛维加岛发现的一种含化石的固结物进行高分辨率显微计算机断层扫描后，对晚白垩世（~ 6900万年前）冠鸟维加维斯进行了数字重建。资料来源：约瑟夫·格伦克（俄亥俄大学）和克里斯托弗·托雷斯（太平洋大学），2025年。
该研究的合著者、俄亥俄大学教授、丹佛自然与科学博物馆地球与空间科学部主任帕特里克·奥康纳说：“这块化石强调，南极洲有很多关于现代鸟类进化最早阶段的信息可以告诉我们。”大约在同一时期从地球上其他地方发现的鸟类，以现代鸟类的标准来看，几乎认不出来。此外，在少数几个保存了精致鸟类化石的遗址中，大多数都是不完整的标本，只能提示它们的身份，就像维加维斯到目前为止的情况一样。
在马达加斯加和阿根廷等少数有大量白垩纪晚期鸟类化石记录的地方，发现了一个奇异的鸟群，这些鸟群现在已经灭绝，有牙齿和长而多骨的尾巴，与现代鸟类只有远亲关系。在南半球的遥远地区，特别是南极洲，似乎发生了一些非常不同的事情，”奥康纳指出。
南极大陆是如何在远古时期帮助塑造现代生态系统的，这是世界各地科学家们积极研究的一个话题。事实上，根据卡内基自然历史博物馆的研究合著者马修·拉曼纳的说法，“南极洲在很多方面都是人类了解恐龙时代生命的最后前沿。”
这是南极洲半岛附近维加岛野外营地的典型一天。资料来源：Jin b孟（美国自然历史博物馆），2016。
直升机降落到南极半岛维加岛进行晚白垩世地层地质古生物调查。来源：Patrick O 'Connor（俄亥俄大学），2016年。
托里斯在俄亥俄大学获得了三年的美国国家科学基金会博士后奖学金计划的资助，从事一个项目，通过生态学、大脑解剖学和其他生活史特征的综合视角，研究鸟类多样化和对灭绝的适应能力之间的关系。他现在是加州斯托克顿太平洋大学生物科学系助理教授的第一年。
俄亥俄大学校长洛里·斯图尔特·冈萨雷斯说：“这一发现证明了科学研究的力量，以及我们的机构在推进对地球深层历史的了解方面发挥的关键作用。”“这项研究不仅增强了我们对早期鸟类进化的理解，而且还突出了俄亥俄大学研究生和博士后研究人员的宝贵贡献，他们处于这些探险的最前沿。正是通过这些全球性的、远征式的努力——无论是在野外还是在实验室里——我们才能真正掌握地球在过去数百万年里所经历的动态变化。这项研究是现实世界体验式学习的一个典型例子，它将STEM教育与实践、变革性研究联系起来，为下一代科学家应对未来的挑战做好准备。”
奥康纳补充说：“像这样的大型项目，涉及学生和博士后研究人员，为未来的科学家做好合作、推进科学和解决我们星球面临的最大问题的准备。”
晚白垩纪（~ 6900万年前）冠鸟的骨骼重建。以白色描绘的保存完好的头骨和骨架。资料来源：克里斯托弗·托雷斯（太平洋大学），2025年。
该研究的其他共同作者包括Joseph Groenke（俄亥俄大学），Ross MacPhee（美国自然历史博物馆），Grace Musser（德克萨斯大学奥斯汀分校和史密森尼国家自然历史博物馆）和Eric Roberts（科罗拉多矿业学院）。本工作由国家科学基金会资助：DBI-2010996 （Torres）、NSF ANT-1142104 （O 'Connor）、NSF ANT-1141820 （Clarke）、NSF ANT-1142129 （Lamanna）、NSF ANT-0636639和NSF ANT-1142052 （MacPhee）。