三十余年间，周忠和院士团队循着化石的踪迹，发掘并研究了一系列恐龙向鸟类过渡的关键物种。他们以解剖学研究为基石，以系统发育分析为工具，辅以功能推测，一步步在恐龙与鸟类之间搭建起坚实的演化桥梁。本期《锚点》专栏，我们对话周忠和院士，一同走进化石串联的史前世界，以“科学侦探”的视角，拆解恐龙羽毛、飞行起源与龙鸟渊源的奥秘，探寻演化的本质与古生物学的未来。
一、缘起化石：从鱼类研究到龙鸟探索的跨界之旅
周忠和的古生物研究生涯，始于一场意外的发现。1990年，原本专注于鱼类化石研究的他，偶然发掘出两块距今约1.2亿年的鸟类化石——这便是后来被命名为“燕都华夏鸟”的重要标本，也是当时已知保存最完整的白垩纪早期鸟类化石。这次发现，让周忠和毅然“弃鱼从鸟”，开启了对中生代古鸟类的深耕之路。此后数年，他的研究不断填补演化空白：1995年，与侯连海等人在辽西发现并命名“孔子鸟”，补上了从始祖鸟到现代鸟类的关键演化环节；2002年，与张福成等人发现的“热河鸟”化石，更是震惊学界——其原始骨骼特征清晰揭示了鸟类与恐龙的紧密关联，首次从鸟类化石视角为“鸟类起源于恐龙”假说提供了强有力的实证。
从1990年至今，三十余年的探索中，周忠和团队已命名数十种早期鸟类，为龙鸟演化序列的构建提供了丰富的化石支撑。而这一切的起点，都源于那块偶然发现的华夏鸟化石，也印证了古生物学研究“于偶然中见必然”的独特魅力。
二、科学解码：古生物学是一场“史前侦探游戏”
谈及古生物学这门学科，周忠和院士的比喻生动又贴切：“古生物学研究就像侦探办案，我们的研究对象是史前生命，而线索就是化石。”他解释道，古生物学的核心是研究化石，但化石的保存本身就是小概率事件——绝大多数史前生命都无法留存痕迹，少数幸运保存下来的，信息也往往支离破碎。“恐龙活着的时候是有血有肉的生命体，但我们今天看到的，大多只是骨骼残骸，能提供的信息极其有限。”
而古生物学家的核心工作，就是从这些残缺的线索中提取有效信息：复原远古生命的形态、梳理它们的亲缘关系、推测它们的生活习性，最终拼凑出史前生命演化的完整图景。“这门学科研究的东西古老，学科本身也有着悠久历史，但它从未过时，因为每一块新化石的发现，都可能改写我们对过去的认知。”
三、龙鸟之争：一场跨越百年的演化假说博弈
“鸟类是恐龙后裔”这一结论，并非一蹴而就，而是经历了近百年的学术博弈。当被问及这一结论的建立过程时，周忠和院士梳理了这场跨越世纪的科学争论。早在1868年，赫胥黎就率先提出“鸟类起源于恐龙”的假说，但数十年后，这一假说被逐步推翻，“槽齿类起源假说”取而代之——该假说认为，鸟类与恐龙拥有共同祖先，但并非直接演化关系，二者是姊妹群。
这场争论的转折点出现在20世纪70年代。美国著名恐龙学家约翰·奥斯特罗姆通过研究新发现的小型恐龙化石，发现其与鸟类存在诸多解剖学共性：比如翅膀（手部）都有三根手指，且每根手指的指节数量与最早的鸟类始祖鸟高度一致。“奥斯特罗姆花了大约一年时间在德国研究始祖鸟化石，并在1976年发表了一篇极具分量的论文，直接推动了‘鸟类起源于恐龙’假说的复兴。”周忠和补充道，始祖鸟化石最早发现于1861年，这一标本成为后续诸多演化研究的核心依据。
而真正让这一假说站稳脚跟的，是中国的化石发现。20世纪90年代起，我国辽西等地陆续发掘出一系列长羽毛的恐龙化石，比如顾氏小盗龙。“这些发现彻底更新了我们的认知——过去我们以为羽毛是鸟类的专属特征，但这些恐龙化石证明，羽毛的起源比鸟类更早。”周忠和表示，这些化石构建起了从恐龙到鸟类的完整演化序列，一系列过渡类型的发现，填补了关键的演化空白，也让“鸟类起源于恐龙”的结论逐渐成为学界共识。
四、趣味科普：“鸟是恐龙”“翼龙不是恐龙”的真相
随着“鸟类是恐龙后裔”的结论普及，大众中出现了不少趣味解读：“鸟就是恐龙，所以恐龙没灭绝”“我们每天都在吃恐龙（鸡肉）”。这些说法是否准确？周忠和院士给出了辩证的答案。“‘鸟是从恐龙变来的’这个表述没问题，但要注意分类体系的差异。”他解释道，传统分类法中，鸟类属于鸟纲，恐龙属于爬行纲，二者看似毫无关联；但现代分类法更强调亲缘关系的完整性——一个分类单元必须包含其所有后代，若按此标准，爬行动物应包含哺乳动物和鸟类，这会让分类变得混乱。
在他看来，分类本身带有一定的人为性，核心是为了方便交流。“按照达尔文的演化理论，恐龙向鸟类的演化是渐进的，必然存在大量‘既像恐龙又像鸟’的过渡类型，我们也发现了很多这样的化石。但要给这些过渡类型下定义——究竟是恐龙还是鸟类？其实没有绝对的标准。”
他笑着提到同行的一个玩笑：“两块化石之间有一段演化空白，若发现一块过渡化石填补进去，就会变成两段空白。发现越多，空白反而越多。”周忠和将其称为“幸福的烦恼”，因为这恰恰说明化石发现越丰富，越能真实反映演化的连续性。
至于“鸟是不是恐龙”的问题，他总结道：“从现代分类学视角，若承认恐龙有后代延续至今，说恐龙没灭绝、鸟类是‘活着的恐龙’没问题；但从传统分类学视角，已经演化成鸟类的‘恐龙’，就不能再称之为恐龙了。”
聊到这里，话题自然转向了大众的另一个常见误解：“翼龙是不是恐龙？”周忠和院士给出了明确答案——翼龙不是恐龙，误解的根源主要在“名字翻译”。
“‘恐龙’（dinosaur）是外来词，由英国古生物学家理查德·欧文命名，字面意思是‘恐怖的蜥蜴’，dino是‘恐怖’，saur是‘蜥蜴’；翼龙（pterosaur）的字面意思是‘有翅膀的蜥蜴’，鱼龙（ichthyosaur）是‘鱼形的蜥蜴’。”他解释道，这些词翻译成中文后都带“龙”字，很容易让人混淆。
从亲缘关系来看，翼龙与恐龙的关系相对紧密，沧龙则更接近蜥蜴，它们都属于爬行动物，但并非同一类。而翼龙与鸟类的飞行能力，属于“趋同演化”——二者毫无紧密亲缘关系，却独立演化出了飞行能力，且飞行机制完全不同：鸟类靠特殊骨骼结构和羽毛翅膀飞行，翼龙则依靠附着在骨骼上的皮膜，这一点与蝙蝠类似，但蝙蝠是哺乳动物。
五、飞行起源：树栖还是地栖？化石给出的答案
翼龙与鸟类的飞行差异，也引出了另一个关键问题：鸟类的飞行能力是如何起源的？周忠和院士介绍，学界对此存在两大竞争假说——树栖起源说和地栖起源说。树栖起源说认为，鸟类的祖先最初生活在树上，通过在树枝间跳跃、滑翔逐步演化出飞行能力；地栖起源说则由奥斯特罗姆提出，他认为鸟类的恐龙祖先（两脚奔跑的小型兽脚类恐龙）在奔跑过程中不断扇动翅膀，最终掌握飞行能力。
“我和徐星当时就不认同奥斯特罗姆的理论，我们的研究更支持树栖起源说。”周忠和给出了关键证据：“比如小盗龙，它的一些解剖学特征——尤其是脚趾结构，表明它更适合在树上生活。能爬树，就具备了滑翔、进而演化出飞行的基础。”
六、科技赋能：古生物学的“现代装备”与跨学科融合
提到古生物学家的工作，大众的第一印象往往是“野外挖化石”，但周忠和院士表示，除了野外考察，研究者的大部分时间都在室内，而现代科技的发展，早已让室内研究焕然一新。“现在我们有很多高精度技术手段来解读化石。”他举例道，计算机断层扫描技术能让我们看清化石的内部微观结构；质谱技术可以精确测定化石的元素组成；工程软件则能模拟分析“恐龙下颌咬合力”这类功能问题。
古生物学与地层学的紧密关联，也离不开科技的助力。“中生代、侏罗纪、白垩纪这些年代概念，是演化研究的核心框架，没有年代，演化就成了无本之木。”周忠和回忆，1999年他们曾与国外学者合作，通过分析化石旁火山灰夹层中的长石、锆石等矿物，利用放射性同位素定年技术，精准确定了化石的年代。“过去二三十年，定年技术的精度大幅提升，这让我们对演化时序的判断更准确。”
有趣的是，他提到古生物学的“初心”之一其实是“帮地层定年”：“在放射性同位素定年技术出现前，我们无法直接判断地层年代，但生物演化有规律可循——不同时代的生物化石组合不同，我们就通过化石组合来推断地层的年代。现在科技进步了，我们反而更关注化石本身的定年，这是一种有趣的传承与发展。”
七、中国地位：从“恐龙第一大国”到理论突破的追求
当被问及我国古生物学在世界上的地位时，周忠和院士直言“优势显著”。“首先是资源优势，我国地大物博，有许多世界级的化石宝库，比如热河生物群、燕辽生物群、澄江生物群等，不同地质年代的化石资源极其丰富。”关于“中国是否是恐龙第一大国”的问题，他给出了客观答案：“全世界已命名的恐龙物种有两三千种，其中我国贡献了三百多种，在公认可信的恐龙物种中，我国的占比是最大的。从这个角度说，称我们为‘恐龙第一大国’是合理的。但要说‘最强’，还为时尚早——在原创理论贡献方面，我们与发达国家仍有差距。”
不过，我国古生物学有着深厚的历史底蕴。“20世纪20年代学科起步时，就有一批从国外学成归来的学者，起点很高。”他补充道，我国的古生物学发现已具备国际影响力——2001年《科学》（Science）杂志曾专门推出专题介绍中国古生物学，这在该杂志历史上并不多见。
八、演化深思：从进化论误解到中性突变理论的补充
作为长期深耕演化研究的学者，周忠和院士十分关注大众对进化论的误解。“最常见的误解，是把拉马克的‘用进废退’‘获得性遗传’归到达尔文头上，其实二者相差六十多年。”他强调，达尔文进化论的核心是“自然选择”。另一个普遍误解是“认为进化有目的、有方向”，觉得“人类是演化的终极目标”。“这完全不对。”周忠和直言，人类演化虽有规律，但也充满偶然性，“如果地球生命演化重新来一次，不一定会出现人类。”
这也是许多科学家更倾向于将“evolution”翻译为“演化”而非“进化”的原因——“进化”隐含“从低等到高等”的方向性，而“演化”更能体现无预设方向、随机发展的本质。
当被问及历史上是否有真正挑战达尔文进化论的理论时，他指出了“中性突变理论”。这一由木村资生在20世纪60年代提出的理论，直接指向“自然选择”核心：“该理论认为，生物体的基因突变大多是中性的，既不提高也不降低生存繁衍能力，自然选择对其不起作用。”
这场争论持续了数十年才平息，最终学界达成共识：二者讨论的是不同层次的问题——中性突变主要发生在分子层面，而达尔文理论并未涉及这一层次。“而且，基因突变中虽只有极少数是有益的，但这少量有益突变就足以推动演化；再加上遗传漂变的影响，更能确定演化结果是随机的、无方向的。”周忠和总结道，中性突变理论并未否定进化论，反而丰富了达尔文的学说。
九、未来展望：跨学科融合与“古今对话”是核心动力
谈及古生物学与进化论的发展趋势，周忠和院士提到了“进化发育生物学”这一交叉领域——它融合了发育生物学与分子进化的内容，而古生物学家也在其中扮演着重要角色。在他看来，生命与环境的关系是几十亿年演化的核心：“温度、二氧化碳浓度、氧气浓度的变化，甚至现代社会的重金属元素、精神压力，这些环境因素都会直接影响基因表达和疾病风险。深入研究这些关系，能让我们更透彻地理解演化过程。”
关于古生物学亟待攻克的核心问题，他认为“没有绝对的核心问题”，但学科突破离不开跨学科融合。“古生物学需要借力物理学、化学、生命科学、信息科学等基础学科——它们能为我们提供提取、解读化石信息的先进工具，也能带来更精准的测量方法和更完善的理论支撑。”
他特别指出了当前学科发展的一大痛点：“古生物学研究的时间跨度动辄百万年，而现代进化生物学关注的多是几年、几十年的短期变化，两者的研究尺度天差地别，很难‘同频对话’。”
因此，他认为未来古生物学的发展动力，在于两方面：一是更多跨学科技术的应用，二是科学家之间的“古今对话”——让研究远古的学者与研究现代的学者找到共同语言，才能更全面地破解生命演化的奥秘。
本文来自微信公众号： 世界科学 ，作者：世界科学等