1862年，考古生物学家发现了首个始祖鸟的遗骸，复原后发现这个史前生物大小及形状与喜鹊相似，它有着阔及圆的长翅膀及长尾巴，但它的颚骨上却又长有锋利的牙齿，脚上三趾都有弯爪，尾巴是骨质的，这些特征又正好和恐龙相似。始祖鸟化石成为了鸟类是由恐龙进化来的最有力证据。
那么，始祖鸟是从哪一类恐龙进化而来的呢？答案就是兽脚亚目恐龙，兽脚亚目与鸟类之间的共同点包括：脚掌有三趾、胸部上有“叉骨”、骨头充满空气等。
在兽脚亚目恐龙的家族成员中，有巨型的暴龙和小一点的伶盗龙。暴龙身长约13米，体重约6.8吨，体型庞大自不必说，即使是小伶盗龙体重也有约15千克，与现代鸟类比起来，也堪称巨人了。那么，这么庞大的恐龙又是怎么进化成现在小巧的鸟类的呢？
基因突变？
20世纪头30年，主流的解释是“希望怪兽理论”。
这一理论认为，与一个物种内部的缓慢进化不同，一个物种的重大改变必定是因为大规模的基因变异。比如136千克的食肉恐龙变成麻雀大小的史前伊比利亚鸟，恐龙的鳞片突然进化成羽毛，在这中间遗传物质一定发生了巨变。
然而，20世纪90年代，在中国发现了一种的新的恐龙化石——孔子鸟化石，尽管这种化石显示恐龙当时并没有长出翅膀，但它们全身竟然已经长出了羽毛。此前，羽毛被认为是鸟类特有的。
随后研究者也发现鸟类的呼吸系统其实早已经在恐龙身上出现了，始祖鸟和现代9300多种鸟类的祖先——虚骨龙（兽脚亚目后来演变成的一类特殊的小型恐龙），二者的骨骼结构并没有什么太大不同。这些发现都跟希望怪兽理论背道而驰：恐龙进化成了鸟类，并没有发生突变性变异。那么，如果不是因为基因突变，又会是什么呢？
想变鸟，先瘦身
2014年，澳大利亚、英国和意大利等国研究人员根据120种恐龙的1500多个解剖特征，发现了兽脚类恐龙成功进化的奥秘——“瘦身”运动。原来，当其他恐龙还在不断“长个”时，兽脚类恐龙是唯一一类体型不断缩小的恐龙，它们的收缩速度是其他恐龙增长速度的160倍，2.1亿年前其平均体重为163千克，当约1.6亿年前进化到始祖鸟时已经降至0.8千克。
对于恐龙来说，变得极小的身型是非常重要的，很可能是进化成鸟类的最关键的一步，因为小体积可能是飞行的前提，尽管体积庞大可以滑翔，但是真正的展翅飞行需要靠扇动翅膀产生推力，这就需要翅膀大小和体重之间维持一个特殊比例。所以，大个恐龙变成鸟前，是经过了一个漫长的“瘦身”过程。研究人员估计，这一“瘦身运动”大约花了兽脚类恐龙家族的5000万年的时间。
然而，兽脚类恐龙又是如何成功“瘦身”的呢？研究者发现在兽脚类恐龙中，发生了一个奇妙的进化过程——幼态延续。
幼态延续是物种把幼年的甚至胎儿期的特征，保留到幼年以后甚至成年期的现象。比如人类就是典型的幼态延续动物，人类新生儿体毛稀疏，头大，大脑学习能力强，这是幼态，到了成年后，这些特征依旧保留，大脑的学习能力在一生中都很旺盛。
研究发现，兽脚类恐龙也发生了幼态延续，它们出生后，体形不怎么长大。随着时间推移，兽脚类恐龙的面部、骨骼在萎缩变小，腿骨也不断地变得纤细，但是眼睛、脑部却一直在发育，喙开始出现。鸟类化石和恐龙化石对比后发现，变成化石的小恐龙的头盖骨与成年的鸟类很像，而最早的鸟类跟迅猛龙的胚胎形态几乎一样。兽脚类恐龙正是借助这一过程，保留了童年时期的小体型，从而瘦身成功，创造了一个进化奇迹。
细节重塑：喙的出现
那么，其他细节，比如鸟的一个非常重要的器官——喙又是如何出现的呢？
鸟类可以用喙寻找食物、清洁身体、筑巢和照顾幼鸟。鸟类有着各不相同的栖息地，其中很多鸟类依靠十分特别的喙才能存活。因此，鸟类的生存能力不只是源于它们的飞行能力，其惊人的多功能性的喙也发挥着重要作用。
在现代鸟类，两块上颌骨融合成为喙。其结构与恐龙、短吻鳄、远古鸟类和其他脊椎动物截然不同。为了找出变化是如何出现的，美国耶鲁大学人员研究了一系列与远古鸟类有关的现存物种：短吻鳄、鸡、老鼠、蜥蜴、龟和鸸鹋。
他们发现与没有喙的生物相比，禽类拥有一个独特的与面部形成有关的基因簇。随后，研究者用化学药品抑制了蛋壳内小鸡胚胎的一些基因的蛋白质产物，发现小鸡胚胎骨骼开始发育时，它们长出了短短的圆形骨头，而不是鸟类那种狭长型骨头，最终，这个胚胎的喙部组织和位于嘴巴上方的腭骨都恢复到与恐龙相同的状态，一只小鸡长出了恐龙的脸。不过，出于实验道德的考虑，研究者对小鸡胚胎进行安乐死，未使它发育成为完整的小鸡。
这一发现，再一次说明恐龙的口鼻到喙的转变，并不需要特殊的进化飞跃或者大规模的基因改变，只需要负责基因表达的蛋白质活跃程度出现差异性即可。这样看来，物种内部的极小变化也能够同样驱动宏观进化，使得物种进化出全新特征和新种群。
研究者猜测可能正是借助这种物种内部基因控制方式的微小变化，恐龙在“瘦身”过程中，也在缓慢进化出鸟类特征，比如首先进化出双足行走的方式，然后是羽毛、叉骨，再是更复杂的羽茎，再然后是翅膀，最终的结果是从恐龙到鸟类之间无缝的完美转变。
下一步，研究者将继续深入研究恐龙和鸟类之间，其他细节是如何进化的，到时将为我们彻底揭开大个恐龙变鸟记的神秘面纱。
本文源自大科技<科学之谜> 2017年第3期杂志重点文章 欢迎读者们关注大科技公众微@信@号：hdkj1997
