始祖鸟的大脑具有鸟的特征

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生物通报道：有着令人记忆深刻的羽毛、1亿4千7百万年高龄的始祖鸟（Archaeopteryx）显然已经具有明显的鸟类的外形。但是，它的大部分骨骼——从牙齿到长而多骨的尾巴使它更像是一种食肉性恐龙。现在，研究人员首次研究了这种经典的、处于过渡期的化石鸟的脑袋，结果表明它具有一个基本上象鸟一样的脑，比较适合飞行。

自从1861年发现第一块始祖鸟化石以来，这种动物化石一直都是研究人员争议的中心——这种奇怪的动物有羽毛的翅膀和鸟胸叉骨（wishbone），又有爬行动物的牙齿和有骨长尾，被认为是两类动物之间的过度种类，成为进化的标志。到目前为止已知只有7块始祖鸟化石，不过据说黑市上有发现其他的化石。目前公认的所有关于始祖鸟的发现全部来自从德国巴伐利亚出土的化石。尽管这种动物的化石如此稀少，但多数研究人员认为它填补从爬行动物进化到鸟类的空缺。尽管在始祖鸟出现的前后都可能有会飞行的恐龙，但恐龙是借助皮肤而非羽毛飞行，除了始祖鸟还没有发现更早的有羽毛动物。

伦敦自然历史博物馆的古生物学家Angela Milner和同事研究了“伦敦始祖鸟化石标本”的大脑——这是7块已知的始祖鸟化石之一。尽管大脑本身并没有保存下来，但在其生命过程中大脑叶在头骨上留下了痕迹。

研究人员与古生物学家Tim Rowe及其Texas大学的成像技术研究组合作，用工业CT扫描仪对20毫米长的脑壳进行了扫描，这种扫描仪比医用CT扫描仪的分辨率更高。得到的超过1000张不同角度的扫描图像，他们用计算机三维重建技术模拟了一个三维的大脑。文章发表在最新一期的Nature上。

研究组在Nature上说，始祖鸟的大脑与现代鸟类的大脑非常相似，有更好的视野、平衡能力和控制行动的能力。它的大脑的容量为1.6毫升，比现存爬行动物的大脑大三倍。其内耳的结构和鸟很相似，用于平衡控制，大脑和身体的比例也接近鸟，这些特征都是飞行动物所独有的。但是它还进化得不够完全：现代的鸟类，依据其身体尺寸，其大脑比始祖鸟大33％到500％。

始祖鸟大脑从解剖学角度来看具有鸟类的特征：相比爬行类近亲，始祖鸟大脑脑叶（cerebral lobe）明显增大。在现代鸟类中，这些脑叶加工来自内耳和肌肉的感观信息。“它是飞行的指挥和控制中心，”Milner解释说。这个中心一直忙碌着：视叶（optic lobes）不断地输入信息。每个视叶扩大到大约小脑的尺寸并定位在大脑的两侧，这一点和鸟类以及翼龙非常相似。

俄亥俄州大学的Lawrence Witmer说，这些结果将帮助我们解释从恐龙到鸟类的进化过渡和飞行的进化过程。“始祖鸟运动敏捷、迅速且急动，”Witmer说。“这说明始祖鸟比我们想象的更接近鸟类，已经具有可控飞行所必需的良好的视野、行动和平衡能力，”尽管始祖鸟缺少一些飞行所需的骨架特征，但其大脑却已经完全进化成适合飞翔的鸟脑。（Yang Shujuan）

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迄今已发现1个羽毛化石和7具始祖鸟化石标本，全都是在德国巴伐利亚地区的索伦霍芬附近的侏罗纪后期（距今约1亿5千万年）石灰岩地层中发现的。在侏罗纪时期，索伦霍芬一带是一片瀉湖，瀉湖底部的水含氧量极低，有助于化石的形成和保存。在19世纪，索伦霍芬成了用于平版印刷的优质石灰石的主要产地，采石工人们在开采、挑选石材的时候，容易发现标本。1861年8月，德国古生物学家冯迈耶（Hermann vonMayer）宣布在该处地层中发现了一个羽毛化石。人们还来不及对这个消息做出反应，一个多月后，冯迈耶又宣布在同一个地方发现了一具较为完整（缺少头部）的化石标本，清楚地显示该古生物有一对长着羽毛的翅膀，他将之命名为Archaeopteryxlithographica。拉丁文属名Archaeopteryx意思是“古翼”，中文意译为始祖鸟。lithographica意为“印版石”。出土这具始祖鸟化石的采石场的主人把这块化石做为治病的报酬给了当地的医生、化石收藏者卡尔·哈伯伦（Karl Haberlein）。哈伯伦为了给女儿办嫁妆，向外界表示愿意出售该标本。当时德国古生物学权威瓦格纳（J. Andreas Wagner）声称世上本无爬行类和鸟类过渡型生物，因此始祖鸟化石不可能是过渡型化石，价值不大。这一论调使得德国研究机构难以筹到购买这一化石的款项。大英博物馆自然历史部的负责人理查德·欧文（Richard Owen）是当时公认的古生物学权威，也是达尔文进化论的主要反对者，他把始祖鸟化石视为一大威胁，决心不惜代价将它买来控制在自己手中，由他本人来做权威鉴定。哈伯伦开价750英镑出售始祖鸟，而大英博物馆理事会最多只愿意出500英镑。欧文派人与哈伯特进行了6个月谈判，瞒着理事会以700英镑成交，连带获得了哈伯伦的1700余件其他标本。1862年10月1日始祖鸟化石抵达大英博物馆，以后一直留在那里，被称为“伦敦标本”。

　　1877年，第二具始祖鸟化石在另一个采石场出土，它比“伦敦标本”更为完整，几乎保留了100％的骨头，包括带牙齿的头骨，并有清楚的羽毛印记。采石场主人以140马克卖给哈伯伦的儿子，小哈伯伦则开价36000马克兜售，后来降到26000马克。但当时的德国研究机构没有一家出得起这笔钱，而美国著名古生物学家马许（O.C.Marsh）在购得同一地区出土的第一具翼龙标本后，又准备不惜代价购入这具始祖鸟化石标本。眼看又一具始祖鸟化石要落入外国人手中，德国工业家西门子在最后时刻同意出20000马克买下这具标本，把它留在了德国。该标本现存于柏林的洪堡博物馆，被称为“柏林标本”。

　　1958年出土了一具支离破碎的始祖鸟化石，可看到模糊的羽毛印记，曾在马斯堡的一家小博物馆展出，被称为“马斯堡标本”。1992年，在其发现者及拥有者死后，该标本下落不明。1970年，美国著名古生物学家奥斯特伦姆（J. Ostrom）为了说明翼龙是如何飞翔的，周游世界研究各地博物馆收藏的翼龙标本，去了荷兰哈勒姆博物馆，在对着自然光察看该馆收藏的一具翼龙标本碎片标本时，发现了模糊的羽毛印记，认出它实际上是始祖鸟标本。这具标本其实是最早出土的始祖鸟标本，出土于1855年，比羽毛标本还早6年，并也曾经由冯迈耶鉴定，但是他把它错定为是一种长着奇怪的“翅膀膜”的翼龙。这具标本现被称为“哈勒姆标本”。这并不是唯一一件被错认的始祖鸟化石标本。1951年出土的一具标本一开始被鉴定为美颌龙标本，存于艾希塔的一家博物馆，直到1973年才由该博物馆的创办人认出是始祖鸟标本，被称为“艾希塔标本”。这具始祖鸟标本比其他始祖鸟标本小一些，并存在一些不同特征，有人认为属于另一个种始祖鸟，但也可能是同一种生物的幼体。这具标本的头部保存得最好。1960年出土的一具完整的标本也曾被误认为是美颌龙标本，1988年对该标本进行清理时，发现了羽毛的痕迹，才被鉴定为是始祖鸟标本，存于索伦霍芬的博物馆，被称为“索伦霍芬标本”。最后一具始祖鸟标本是在1992年在索伦霍芬开矿公司的采石场出土的，比“艾希塔标本”还小，但似乎是成体，被认为是一个新种。 

始祖鸟的确有一些鸟类的特征，最主要的是长有羽毛，其次是胸部有叉骨，此外，前肢腕骨部分愈合；后肢母趾与其他趾对生，便于在树枝上栖息等。但是，它的大部分特征都是爬行类的，最明显的是长长的尾骨（达二十块）和前肢（翅膀）上有三个分开的指骨，指端有发达的爪子。此外，属于爬行类的特征还有：前颚骨和颚骨未角质化（即无鸟喙），口中有牙齿；颅骨为爬行类构造；鼻孔与眼睛距离远；骶椎只有6块（鸟类有11到23块）；骨中没有气腔（鸟类的骨中有充气的空隙）；腓骨和胫骨一样长（鸟类的腓骨退化）；跖骨分离（鸟类的跖骨融合）等等。实际上，如果不是长着有羽毛的翅膀的话，始祖鸟很容易被当成是一种爬行类动物，如前面已介绍的，有三具始祖鸟标本都曾经被错归为翼龙或美颌龙化石。可见，始祖鸟很明显是从爬行类到鸟类的过渡型。

在以前，因为始祖鸟是从恐龙到鸟的唯一过渡型化石，所以才饱受神创论者的攻击。但是近年来，在中国、西班牙、法国各发现了多种与始祖鸟类似的过渡型化石，特别是在中国辽西，这类化石的种类之多、数量之巨，更是令人叹为观止。它们有的是恐龙与始祖鸟之间的过渡型，例如中华龙鸟、北票龙、尾羽龙这些“长羽毛的恐龙”，有的则是始祖鸟与鸟类之间的过渡型，例如孔子鸟、华夏鸟。它们未必就是鸟类的直接祖先（更可能是进化的死端），但是同时具有爬行类和鸟类的特征，属于过渡型，却是可以肯定的。这些化石已充分证明了鸟类是从一种恐龙（虚骨龙类）进化来的。（方舟子）