發現1.3億年前早白堊世反鳥類“多齒脛羽鳥”：尾綜骨與尾羽在鳥類早期演化中相互獨立

  
多齒脛羽鳥（Cruralispennia multidonta）正型化石和中生代鳥類尾綜骨對比（王敏供圖）

多齒脛羽鳥羽毛和色素體，脛跗骨羽毛複原以及早期鳥類後肢羽毛演化（王敏供圖）

中生代鳥類係統樹，示意主要支係分異世間，尾綜骨和脛腓骨的主要演化（王敏供圖）

多齒脛羽鳥複原圖（史愛娟，王敏供圖）
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：2017年2月1日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王敏、周忠和、鄒晶梅，與南京地質古生物研究所泮燕紅在《自然通訊》（Nature Communications）上報道了一件發現於1.3億年前的早白堊世反鳥類——多齒脛羽鳥（Cruralispennia multidonta），揭示了尾綜骨與尾羽在鳥類早期演化中是相互獨立的，還發現了一類形態特殊的羽毛。
反鳥類是中生代鳥類演化最為成功的類群，構成今鳥型類的姐妹群（所有的現生鳥類都是從今鳥型類演化而來）。新化石發現於1.3億年前的花吉營組。雖然屬於目前已知最古老的反鳥類之一，新鳥卻保存了很多進步的特征，包括胸骨後緣具有兩對突起、小翼指退化、腓骨與尾綜骨縮短等，明顯區別於同層位發現的其它鳥類；新鳥的下頜具有14枚牙齒，是目前已知下頜齒數最多的反鳥類，揭示了大量的形態分異在反鳥類演化初期就已經出現了。
在恐龍向鳥類的演化過程中，尾骨的變化最為顯著。不同於恐龍所具有的長尾骨，現生鳥類的尾骨顯著縮短，特別是最後幾枚尾椎愈合成一個尾綜骨（pygostyle）。現生鳥類的尾綜骨在側視時呈犁狀(plough-shaped)，其表麵附有肌肉和纖維脂肪而能夠控製扇狀尾羽的展開和閉合，構成飛行的重要組成部分。此前，這樣的犁狀尾綜骨僅出現在今鳥型類，而扇狀尾羽也多在今鳥型類中發現；相反，在反鳥類和其它更為原始的鳥類中（如孔子鳥和會鳥），尾綜骨形態結構單一而呈長杆狀(rod-shaped)，特別是末端沒有向背側彎曲，相對長度明顯大於今鳥型類，因此它們的尾綜骨僅僅是尾骨縮短的結果，而扇狀尾羽也很少在這些鳥類中發現。因此，研究者普遍認為犁狀尾綜骨和扇狀尾羽是同步演化的。然而多齒脛羽鳥的發現挑戰了這一觀點。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，其尾綜骨的末端向背側彎曲，從而形成了和今鳥型類完全相同的犁狀尾綜骨。研究者利用判別分析構建中生代鳥類尾綜骨的形態空間，也證實了多齒脛羽鳥的尾綜骨與今鳥型類尾綜骨的形態更為接近。然而，多齒脛羽鳥並不具有扇狀尾羽；相反地，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一類反鳥類中出現了，而“犁狀尾綜骨——扇狀尾羽的協同演化”假說需要重新考慮。
研究者在多齒脛羽鳥的脛跗骨上觀察到了一類奇特的羽毛。這些羽毛長約12—16mm，整體呈線狀，但是在其最末端卻分散出細小的分支。研究者認為這些細小的末端分支代表了單一的羽支，這些羽支的主要部分愈合而成羽軸，僅在末端發散開來。鳥類後肢羽毛主要為兩種形態：羽片狀和絨羽狀；而上述多齒脛羽鳥的後肢羽毛不同於所有已知的現生或著化石羽毛的形態結構，代表了羽毛演化中一類絕滅的羽毛形態——近端線狀而具有絲狀的末梢分枝（proximally wire-like part with a short filamentous distal tip，PWFDTs）。通過對多齒脛羽鳥羽毛進行掃麵電鏡觀察，研究者發現脛跗骨羽毛的色素體形態明顯不同於身體其它部位的羽毛，而色素體的幾何形態與其顏色是相關的，表明這些脛跗骨羽毛具有不同的顏色。多齒脛羽鳥的脛跗骨羽毛顯然不具有空氣動力學作用，而其不同於絨羽的結構說明其保溫／隔熱的作用有限，因此研究者推測這樣的羽毛可能用於吸引異性，這也與色素體所反映的不同顏色相互佐證。
此外，多齒脛羽鳥還提供了其它重要的特征演化信息，如腓骨的縮短代表了這一進步特征的最早出現。對其骨骼顯微結構的觀察發現，研究者推測多齒脛羽鳥能夠在一年左右的時間達到成年，不同於其它反鳥類所具有的緩慢生長模式。通過對中生代鳥類係統發育關係的研究，多齒脛羽鳥被歸入較為進步的反鳥類，這與其相對古老的層位不一致。通過對主要支係分異時間的估算，由於多齒脛羽鳥的發現，使得早白堊世主要鳥類支係的起源和分異時間要比之前的認識提早很多。
該研究得到了國家自然科學基金，中國科學院戰略性先導科技專項（B類）的資助。