Ichthyornis dispar 当作“缺失环节”的口号来使用时,它的价值会被削薄。它是一种晚白垩世鸟类,位置接近现生鸟类的辐射起点,同时保留牙齿。这个组合听起来清楚,放到头骨细读里却会变得复杂。这个动物传达的内容远不止“鸟类曾经有牙齿”。它显示,现代鸟类头部的几个组成部分以不同速度抵达:颌尖处的小型喙、沿颌部大范围分布的牙齿、出人意料地接近鸟类的腭部、相对现代的脑颅,以及仍为恐龙式颌部肌肉留出空间的颞部区域。[1]

这也是首图从真实化石照片开始,而没有选用复原图的原因。头骨和颈部看上去不像一只完成形态的鸥被额外加上牙齿。它更像一只白垩纪鸟类,头部仍在两套建造系统之间协商。这个化石的力量并不来自对陌生鸟类的怀旧,而来自一个标本组合让古生物学家得以拆分鸟喙起源、摄食力学、脑部演化和牙齿丢失,使这些过程不再被压入一次整齐的转变。

旧标题写的是牙齿

Ichthyornis 之所以在历史上重要,原因很难绕开:Marsh 在十九世纪关于北美有齿鸟类的研究,使这个动物成为一类经典化石,用来说明鸟类拥有比现生物种单独所能呈现的更深的爬行动物过去。[3] 在旧框架里,牙齿承担了大部分注意力。一只会飞、有牙齿的鸟,直接冲击了现代鸟类与其他爬行动物之间那条整洁边界。

这种历史震动真实存在,同时也把这个动物压平了。Marsh 的 Odontornithes 把白垩纪有齿鸟类纳入一个宽阔的解释时刻,题名本身已经显示重点:北美已灭绝有齿鸟类。[3] 牙齿是可见的矛盾,也很容易被过度使用。一件化石一旦因某个惊人特征成名,身体其他部分便会开始服务于这个特征,难以按自身条件被阅读。

Julia Clarke 在 2004 年的系统修订之所以有用,是因为它让 Ichthyornis 从戏剧性叙述回到更精确的位置。Clarke 梳理耶鲁皮博迪博物馆材料和相关标本,收束了一个历史上过于拥挤的分类图景,显示其中大量材料属于一个物种,即 Ichthyornis dispar,另一些已命名类型则不该放在这里。[2] 这项修正没有华丽外观,却正是细读所需要的清理。头骨在讲述演化故事之前,名称先要停止吸收每一块相似碎片。

喙很小,但并未缺席

2018 年的 Nature 头骨研究改变了讨论重心。Field 及同事报告了四件三维保存标本,其中包括一件完整度异常高的头骨,并使用高分辨率 CT 建立了接近完整的重建。[1] 这一点重要,因为许多中生代鸟类头骨被压扁、变形或保存不全。扁平头骨可以保留轮廓和牙齿,却会让腭部、脑颅、颌悬挂结构和肌肉腔室更难比较。

重建显示,Ichthyornis 具有过渡型喙:体量小,范围限于颌尖,并且缺少现代鸟类常见的宽阔腭棚。[1] 这个结果比“有喙鸟”或“有齿鸟”更清晰。化石显示,鸟喙起源并不要求牙齿立刻从其余颌部消失。前颌骨尖端可以变得像喙,而摄食边缘的大部分仍保留牙齿装置。

这个细节改变了演化序列。若把喙想象成对牙齿的一次全有或全无式替换,Ichthyornis 会显得不顺。若把它读作一个模块化转变,化石便开始变得清楚。喙从口腔前端开始;带齿区域在后方继续存在;其他头骨系统按照各自节奏持续变化。小型喙依然是喙,只是现代鸟类面部还没有完全形成。

腭部走在颌肌前面

2018 年论文中最有意思的部分,并非 Ichthyornis 同时拥有喙和牙齿这件事本身,而是头骨把近似鸟类的运动系统与更加原始的颞部区域结合在一起。[1] 在现生鸟类中,颅骨运动性使上颌与腭部的若干部分在摄食时能够协调移动。Field 及同事认为,类似现生鸟类的运动系统已经出现在 Ichthyornis 身上,这意味着摄食装置中的重要特征早于完整的现代喙颌组合演化出来。[1]

颞部区域讲述的是另一条线索。同一件头骨保留了大型内收肌腔,以及祖先型上颞孔的明显残余,为闭颌肌肉留下的空间超过现代鸟类通常所见。[1] 这种错位让化石格外有价值。近似鸟类的腭部没有等待完全现代的喙出现;相对现代的脑形态也没有等待旧式颌肌架构彻底缩减。[1]

由此看,Ichthyornis 比一个过渡吉祥物更有解释力。它让转变保持不均匀。古生物学在拒绝平滑叙事时,常常获得最强的说明力。在这里,头部没有作为一个同步整体从恐龙移动到鸟类。它按部分变化:喙尖、牙齿、腭部、脑颅、颞孔、肌肉。每个部分都带着自己的时间和约束。

身体让头骨不致失真

头骨是主角,但化石记录的其余部分使这个动物不会只剩下一套颅骨论证。Benito 及同事对另外四十件标本的研究,为 Ichthyornis 提供了中生代鸟翼类中少见的详细颅后框架,其中包括胸带、前肢、后肢、椎骨和部分骨架的新信息。[4] 这一点重要,因为仅凭一个头部,读者容易把这个动物当作抽象的演化图解。

颅后材料给出的图景不同。Ichthyornis 是一种真实会飞的鸟,并非漂浮在白垩纪空间中的头骨实验。身体记录强化了它作为冠群方向干群鸟类的位置:它与现生鸟类足够接近,现代性状因而具有相关性;它又位于现生辐射之外,并且在可见部位仍携带祖先解剖结构。[1][4] 因此,这个动物处在一个格外有用的距离上:足够靠近现代鸟类,可以照亮它们的起源;又足够远,可以显示最终组合尚未锁定。

这种身体语境也防止牙齿承担过多叙事重量。牙齿是动物摄食装置的一部分,却不是整个动物身份的全部。翅、肩部解剖、椎骨、后肢和头骨都属于同一次阅读。化石重要,是因为它保存了鸟类组装的一个晚期阶段,而不是因为某个特征让它在漫画意义上看起来半现代。

鱼鸟能解决什么,不能解决什么

可靠主张已经足够有力:Ichthyornis dispar 显示,在现生鸟类起源附近,小型鸟类喙、近似鸟类的颅骨运动性和相对现代的脑形态,可以与牙齿以及更接近恐龙的颌肌区域共存。[1] 这已经足以改变序列。它意味着牙齿丢失、喙扩张、腭部功能、脑颅现代化和颞部区域缩减并非一个不可分割的事件。

边界同样重要。Ichthyornis 没有告诉我们现代鸟喙是出于某一个单一生态原因演化出来的。它也没有显示鸟类谱系中所有牙齿消失的确切时刻。它更没有把每一种白垩纪有齿鸟类都变成现生鸟类的直接祖先。它所完成的事情范围更窄,也更好:它让鸟类头部的组装呈现为镶嵌,而不是开关。[1][2][4]

这就是这个化石在一个半世纪的关注之后仍然新鲜的原因。旧标题写的是鸟类曾经有牙齿。更好的细读是,一只鸟的头骨力学已经可以深度接近鸟类,同时仍用现代鸟类已经失去的口腔咬合。Ichthyornis 把牙齿留在画面里,也让鸟喙变得更加奇异。

Sources

  1. Daniel J. Field et al., "Complete Ichthyornis skull illuminates mosaic assembly of the avian head," Nature 557 (2018) - 基于 CT 的头骨重建,涉及过渡型喙、运动性腭部、脑颅和颞部区域发现。
  2. Julia A. Clarke, Morphology, phylogenetic taxonomy, and systematics of Ichthyornis and Apatornis (Avialae, Ornithurae), Bulletin of the AMNH 286 (2004), DOI record.
  3. Othniel Charles Marsh, Odontornithes: a monograph on the extinct toothed birds of North America (1880), USGS publication record.
  4. Juan Benito et al., "Forty new specimens of Ichthyornis provide unprecedented insight into the postcranial morphology of crownward stem group birds," Journal of Vertebrate Paleontology 41 (2022), via PubMed Central.
  5. Wikimedia Commons, "File:Ichthyornis dispar skull and neck.jpg" - 本文所用真实化石照片的来源页面。