中國新發現的有羽毛恐龍,為飛行能力獨立演化提供佐證

閱讀時間 7 分鐘
Chinese Feathered Dinosaur Supports Separate Evolutionary Routes to Flight

長 57 公分的化石,揭示不同的飛行演化歷程

中國東北九佛堂組出土的一種有羽毛恐龍,提供了新證據,顯示鳥類與部分近親恐龍演化出與飛行相關的解剖構造時,經歷了不同的演化順序。這件化石命名為 Norellraptor barsboldi,全長 57 公分,保存了完整骨骼及部分羽毛印痕。

目錄
  1. 長 57 公分的化石,揭示不同的飛行演化歷程
  2. 從農民發現化石到命名新物種
  3. Norellraptor 為何是獨立物種
  4. 小盜龍類如何揭示空中移動
  5. 相似特徵,不同演化順序
  6. 檢驗三種解釋
  7. 骨骼生長提供年齡線索
  8. 其他科學家如何解讀研究結果
  9. 化石尚未解答的問題
  10. 重點摘要

最能揭示問題的結果,來自對照恐龍演化樹上的不同分支。研究人員重建了小盜龍類支系的 194 項解剖變化,Norellraptor 即屬於這個類群。其中有 57 項也出現在通往鳥類的演化支系,約占 29.4%;研究結果的描述將其四捨五入為 30%。然而,兩個類群出現相似特徵的順序並不相同。

在小盜龍類中,手指骨先變短,之後腕骨與掌骨融合,胸骨也隨之延長。鳥類演化支系的變化順序則恰好相反。研究人員認為,這項差異支持飛行相關解剖構造是各自獨立組合而成,而非繼承自同一套構造,也不是由相同的發育模式引導演化而來。

Wang Xuri 與共同作者於 2026 年 9 月 29 日在《Nature Communications》發表這項化石與分析研究。研究團隊包括中國地質科學院、河北地質大學的科學家,以及來自義大利、斯洛伐克等地的國際研究人員。

這項結論探討的是與空中移動相關的特徵,如何在親緣相近的類群中演化;但並未證實這隻動物本身能持續以動力飛行。這項區別點出化石骨骼保存的證據,與更廣泛的演化詮釋並不相同。

廣告

從農民發現化石到命名新物種

當地農民在遼寧省建昌縣發現這件化石,並於 2023 年捐贈給河北地質大學的博物館。研究將產地更精確定位於遼寧西部喇嘛洞鎮,並確認化石出自下白堊紀九佛堂組。

研究描述化石所在岩層約有 1 億 2,000 萬年歷史。這比部分發現報導採用的「早白堊世」概略年代更精確;早白堊世大約介於 1 億 4,500 萬至 1 億年前。這個概略區間指的是地質年代,而非這件個別化石的精確年代測定結果。

這件標本的編號為 130108-MHGU-F4281,並作為正模標本,也就是定義新命名物種所依據的參考標本。部分描述稱其骨骼近乎完整,但科學論文將其描述為完整,只有四肢帶周圍的骨骼有中度移位。

目前所知的事件,橫跨地質年代與近期研究:

  • 早白堊世:這種動物生活於如今的遼寧西部,遺骸保存於九佛堂組。
  • 2023 年:化石捐贈給河北地質大學的博物館。
  • 2026 年 9 月 29 日:介紹 Norellraptor barsboldi 及其演化意義的研究刊登於《Nature Communications》。

Norellraptor 為何是獨立物種

物種名稱是為了紀念兩位曾以研究確立鳥類與恐龍密切關係的古生物學家。Norellraptor 是指美國古生物學家 Mark Allen Norell,barsboldi 則是為了紀念蒙古古生物學家 Rinchen Barsbold。論文肯定兩人在研究具有鳥類特徵的恐龍方面有卓越貢獻。

分類依據是多項骨骼特徵的獨特組合,而非只有羽毛。這些特徵包括吻部有一個異常大的開孔、恥骨略呈弧形且下端有小突起,以及牙齒、腕部、足部和四肢比例上的特定差異。

研究透過比較,將 Norellraptor 與其他幾種小盜龍類區分開來,包括小盜龍、長羽龍、舞龍與中華簡手龍。以中華簡手龍為例,論文指出,Norellraptor 的尾巴和胸骨相對較短,前肢相較於後肢也較短、較纖細。

廣告

小盜龍類如何揭示空中移動

小盜龍類是體型較小、與鳥類親緣密切的掠食性恐龍。相關描述估計這個類群的體重約為 1 公斤,但這並非 Norellraptor 標本經測量所得的體重。研究人員已發現數百件小盜龍類化石,因而有相當豐富的化石紀錄可供比較解剖構造。

部分小盜龍類化石保留前肢和後肢上的長羽毛。這種分布方式促使研究人員探討牠們是滑翔、靠自身動力飛行,還是採用不同形式的空中移動。研究指出,這個類群至少有部分成員具備適應空中移動的特徵,但並未將相同能力一概歸於所有物種。

小盜龍類與鳥類都屬於鳥翼類,這個較大的類群包含鳥類及其最近的恐龍近親。其中,小盜龍類屬於馳龍科恐龍,鳥類所在的演化支系則稱為鳥翼類(Avialae)。牠們親緣密切,因此相似特徵具有參考價值,但也帶來一道難題:哪些特徵源自共同祖先,哪些又是各自演化而來?

化石保存狀況極佳,有助於回答這個問題。其他小盜龍類化石保存了細緻的羽毛,甚至留下腸道內容物的殘跡。Norellraptor 則提供一具特別完整的骨骼,以及骨組織證據,讓研究人員能同時探討牠的演化位置與生長階段。

相似特徵,不同演化順序

研究比對發現,小盜龍類支系重建出的 194 項解剖變化中,有 57 項與鳥類相同。研究相關報導提及的例子包括翼羽、鉤狀趾骨,以及比肱骨更長的前臂骨。科學論文將與鳥類約 30% 的重疊視為兩者各自獨立演化出的相似特徵。

解讀這些數字時必須謹慎。它們指的是演化支系中重建出的解剖變化,並非 194 項證明 Norellraptor 會飛的獨立證據;30% 這個比例也不是在衡量這種恐龍擁有多少鳥類飛行系統。

研究的核心檢驗在於各項特徵出現的先後順序。早期手指縮短、之後腕部與手部骨骼整合,與先強化這些構造、再縮短手指的順序不同。研究人員發現,小盜龍類和鳥類支系中,與飛行相關的特徵演化順序存在一致差異。

廣告

這正是這件化石的意義不止於為化石紀錄增添一種有羽毛物種的原因。相似的演化結果,可能掩蓋不同的演化歷程。研究團隊將 Norellraptor 定位於小盜龍類演化較晚期分出的支系,因而多了一個參考點,可用來重建這些歷程如何展開。

檢驗三種解釋

這項研究探討小盜龍類與鳥類之間相似特徵的三種競爭性解釋。第一種說法認為,早期鳥翼類祖先已具備初步飛行能力。鳥類與小盜龍類之後繼承並發展這種能力,其他近親則在後來失去這項能力。

第二種解釋主張飛行能力各自獨立起源。按照這個模型,空中移動帶來的相似需求,使不同支系演化出類似特徵。這種在不同支系中獨立演化出相似特徵的現象稱為趨同演化。即使親緣相近的類群共享許多源自共同祖先的特徵,仍可能發生趨同演化。

第三種解釋關注共同的發育限制。即使空中移動的適應特徵各自獨立出現,遺傳而來的生長模式仍可能引導兩個支系以相似順序發展出類似解剖構造。如此一來,牠們的相似之處部分源於共同的發育過程,而非擁有相同的完整飛行構造。

研究人員透過檢視兩個支系的構造組合順序是否相同,來檢驗第三種可能性。重建結果顯示,兩者的順序並不相同。結合骨骼生長證據後,結果支持兩條獨立的演化路徑,並受到不同選擇壓力影響。這項研究挑戰了其中一種解釋相似特徵的說法,但並未否定鳥類與小盜龍類具有共同祖先。

骨骼生長提供年齡線索

研究團隊檢視橈骨,也就是一種前臂骨骼,以估算這隻動物的年齡。骨組織中有兩道清晰的生長停滯線,這些痕跡形成於骨骼生長減緩或暫停時。停滯線可記錄生長週期,但骨骼內部會持續改建,因此最早期的生長紀錄可能消失。

保存下來的兩道生長停滯線,加上另一個生長區開始形成的跡象,顯示牠孵化後至少存活兩年。研究人員認為這個估計偏低,因為包覆大型內腔的外層骨質相對薄,顯示更早期的一個生長區可能已完全消失。因此,他們估計這隻動物至少有三歲。

廣告

這件標本死亡時仍在生長。同時,小腿下段與足部骨骼已融合,加上長骨表面平滑,則支持牠已超越年幼階段。這些觀察說明,單憑體型判斷成熟程度並不可靠。

Norellraptor 的生長階段介於研究比較的其他標本之間:未成熟的渤海舞龍正模標本與一件中華龍鳥標本,估計都未滿兩歲;成年的楊氏長羽龍正模標本則至少五歲。這些是特定化石的年齡,並非各物種固定的壽命。考量年齡有助於避免將成熟程度差異誤認為演化差異。

其他科學家如何解讀研究結果

香港中文大學古生物學家 Michael Pittman 認為,這些發現進一步支持有羽毛恐龍中的飛行能力曾多次獨立起源:

這項研究提供重要的新證據,進一步支持飛行能力曾在有羽毛恐龍中多次演化的假說,其中至少一次發生於小盜龍類,另至少一次發生於鳥類。

他的評估將這項發現置於支持飛行能力多次起源的論述中,而非視為單一化石足以終結爭論。這項區別很重要,因為研究人員是根據解剖構造與親緣關係重建演化順序,而非直接觀察已滅絕動物飛行。

南安普敦大學演化發育生物學家 Neil Gostling 對小盜龍類支系中有多少變化未與鳥類共享印象深刻。他談到這些動物演化路徑的多樣性時表示,許多物種:

都在探索各種可行的路徑。

他的回應凸顯了兩個類群的差異與相似之處。57 項重疊特徵支持將兩者相互比較;其餘變化及不同的演化順序則顯示,不應將任何一個支系視為另一個支系的簡單替代。

化石尚未解答的問題

Norellraptor 讓小盜龍類與鳥類分別演化出空中移動適應特徵的說法更有依據,但無法直接證明這隻個體如何在空中移動、能飛多遠,或是否能持續以動力飛行。部分羽毛與詳細骨骼的保存狀況,並不能消除這些功能性問題與演化分析之間的區別。

廣告

不同選擇壓力的作用仍屬於研究詮釋,而非對各支系所面臨的確切環境需求進行測量。要檢驗重建出的演化模式適用於多少種鳥類近親恐龍,仍需要更多化石與骨骼生長證據。目前尚未公布後續研究或新化石分析的具體日期。

這項研究最重要的貢獻,在於整合了多種證據:產地明確的化石、根據骨組織推估的年齡,以及解剖變化出現順序的比較。這些證據共同說明,擁有相似構造,並不足以證明兩個類群是透過相同的演化過程形成這些構造。

重點摘要

  • Norellraptor barsboldi 是一種有羽毛的恐龍,化石來自中國遼寧西部九佛堂組,骨骼長 57 公分。
  • 化石由當地農民發現,並於 2023 年捐贈給河北地質大學。
  • 研究於 2026 年 9 月 29 日刊登於《Nature Communications》。
  • 研究人員重建小盜龍類支系的 194 項解剖變化,其中 57 項、約 30%,也出現在鳥類支系。
  • 與飛行相關的特徵在小盜龍類與鳥類中以不同順序出現,支持兩者各自獨立演化出相關構造。
  • 骨組織顯示,標本死亡時至少三歲,且仍在生長。
  • 研究結果無法確定 Norellraptor 本身具備何種飛行能力。
分享本文

您可能也喜歡