体型小过蜂鸟！亿年前琥珀中首现"史上最小的恐龙"

世界上最小的恐龙，在一枚亿年前的琥珀中被发现了。在这只被命名为"宽娅眼齿鸟"的恐龙身上，都藏着哪些秘密？

记者/吉菁菁 供图/邢立达

我们知道，鸟类是恐龙的后裔，是生物多样性最丰富的脊椎动物之一，大约有10500个种。在目前最小的现生鸟类——蜂鸟中，体型最小的吸蜜蜂鸟（Mellisuga helenae）长仅5.5厘米，重约1.95克，是世界上最小的鸟类。而近日，这个记录被一枚琥珀打破了。

3月12日，中美加科学家团队在北京联合宣布，他们在缅甸白垩纪琥珀中发现了一只有史以来已发现的最小的恐龙（广义恐龙包括鸟类）。这个发现对理解恐龙与古鸟类的演化，尤其是小型化动物的形态演化具有重要意义。

宽娅眼齿鸟：难以界定的"有趣生物"

"当我第一次看到它的时候，我惊呆了——它保存得非常精美，看起来非常怪异，有着独特的巩膜环（眼骨）和大量的牙齿。它和其他中生代鸟类真的很不一样"，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所外籍研究员邹晶梅（Jingmai K. O'Connor）表示，"这是我有幸研究过的、最奇怪的化石，很难确定具体门类。

此次发现的琥珀化石产自缅甸北部克钦邦胡冈谷地，地质学家对该矿区的火山灰锆石同位素测定地质年龄后认为，胡冈谷地的琥珀形成于约一亿年前（约9900万年），属于白垩纪中期（白垩纪晚期的最早期），这里被认为是人类能一窥"真实"白垩纪世界的最佳窗口。

在近1.5亿年的漫长演化历史中，共历经了白垩纪和新生代两次辐射演化，其中白垩纪是鸟类演化的重要阶段，是鸟类从恐龙演化而来的关键阶段之一。胡冈谷地的鸟类琥珀包裹体较为丰富，对了解鸟类演化帮助很大。

在这块大小以毫米计量，重量仅2.84克的琥珀标本中，包裹着一个完整动物头骨。它有着尖锐的喙部，密集的牙齿和巨大的眼眶。在研究标本的学者们看来，这个动物的骨骼特征实在有些"四不像"：有的特征像恐龙，有的像非常高级的鸟类。

"如果你让我画一种我们还没有发现的中生代鸟类，我永远无法想象会有这么有趣的生物。" 邹晶梅说。

学者们没有找到特定的头骨特征来将眼齿鸟确切归入鸟类、非鸟恐龙，或其他主龙类。甚至，他们都不能完全排除这个头骨属于别的动物。然而，在脊椎动物中，只有鸟类同时拥有尖锐的喙部和巨大的眼眶，所以学者一致决定，将该动物归属到鸟类。

鉴于该标本形态特征与其他所有鸟类都不同，学者们建立了新属新种——宽娅眼齿鸟（Oculudentavis khaungraae）。属名"眼齿"指出了标本的特性：硕大的眼睛和密集的牙齿；种名"宽娅"，是为了向最初发现并征集此标本的缅甸琥珀收藏家宽娅女士致敬。该标本属于云南腾冲琥珀阁博物馆以及缅甸仰光分馆，为馆长陈光先生与家人宽娅女士在2016年从缅北矿区征集而来。

琥珀中"现身"：史上最小的恐龙

标本遭遇的首个挑战是：如何无损的获得被琥珀、皮毛和杂质层层包围的头骨的完整的高分辨率的3D信息。

中国科学院高能物理研究所的黎刚团队针对该标本的特点，制定了最优化的硬X射线相衬CT扫描方案。团队借助上海光源（SSRF）的硬X射线成像线站，及北京同步辐射装置（BSRF）研制的高调制传递函数（MTF）高效率硬X射线探测器，用单色化的高能量X射线和高效率的探测器，最大限度地避免辐射损伤，实现了无损成像；用相干X射线的相位衬度和探测器的高MTF，实现高灵敏度成像；用高分辨率探测器、偏轴CT扫描和虚拟拼接等技术手段实现大视场且高分辨率的3D成像。

经过相位恢复、断层重建、数据融合和特定结构的虚拟分割等流程，最终获得了，隐藏在琥珀内部头骨的高分辨率高对比度的3D结构。

▲眼齿鸟头部CT重建图

从3D结构来看，琥珀中眼齿鸟的头骨尺寸仅14毫米，比蜂鸟还要短一些。迄今发现过最小的古鸟类固然当之无愧，同时也是史上最小的恐龙。

我们可以想象，距今约一亿年前，眼齿鸟生活在缅甸北部潮湿的热带环境中，不幸被柏类或南洋杉类等针叶树流下的树脂包裹，在漫长的地质年代中形成琥珀，并保存至今。

数千万年过去，这只小鸟的时运不济却成就古生物学家们的好运气。琥珀的优势在于能为古生物提供无与伦比的保存状态。

独特的"小型化"：100颗牙齿、匙形的巩膜骨

眼齿鸟最有趣的地方在于它的小型化。体型变得如此小的动物必须面对很多新的问题：比如如何把所有的感觉器官都整合进它们如此微型的头中，以及如何保持体温等。

而这种小型化过程，通常会发生在孤立的环境中，最典型的是岛屿。非常凑巧的是，缅甸在白垩纪中期就是个孤立的岛弧，小型化通常伴随着牙齿脱落和眼部增大等特征。

▲眼齿鸟头部复原图 绘图/韩志信

然而，尽管该标本尺寸很小，但眼齿鸟的牙齿比其他所有发现的古鸟类都多，甚至齿列也比其他鸟类长，一直延伸到眼部下面。它的上颌每侧有18–23颗牙齿，齿骨每侧有29–30颗牙齿，全部牙齿加起来约有100颗！这也是学者将其命名为眼齿鸟的原因。大量的牙齿给出了明确的线索：尽管体型超小，但它是一种肉食性动物。

眼齿鸟的另一个特别之处是其眼部，其直径约4毫米。我们知道，鸟类和大部分爬行动物（包含恐龙、翼龙、鱼龙）的眼睛有一圈由巩膜小骨组成的巩膜环，将眼球围在中间，对眼球起着支持和保护的作用。

鸟类中的巩膜小骨呈方形而且非常简单，但眼齿鸟的巩膜小骨呈匙形，这种形态只在一些现生蜥蜴中发现过，这是令研究者非常困惑的地方之一。然而，眼齿鸟双眼的朝向也不同于猫头鹰等巩膜环发达的鸟类，猫头鹰双眼向前，眼齿鸟则朝向两侧。

眼齿鸟的颧骨弯曲，眼睛从头部侧面凸出。这种视觉系统在现生动物中从未发现。这使得我们很难理解它的眼睛是如何工作的。此外，眼骨的开孔（眼圈的内径）表明，眼齿鸟的活动模式为白天型。

▲眼齿鸟生境复原图 绘图 韩志信

眼齿鸟与其他鸟类的系统发育关系也很特别。仅从头骨来分析，这种新发现的微小鸟类——眼齿鸟非常原始，介于德国晚侏罗世的最原始的始祖鸟（Archaeopteryx）和中国早白垩世的有长尾的热河鸟（Jeholornis）之间。

这可能表明，和这两个类群一样，眼齿鸟也有一条类似于非鸟类恐龙的长尾巴。

探寻完整个体：解开眼齿鸟的秘密

中国地质大学（北京）邢立达副教授介绍说："眼齿鸟的独特尺寸和形态，展现了一类新的身体结构以及它所代表的生态学，也凸显了琥珀沉积物有着揭示最小体型脊椎动物的潜力。"然而，由于眼齿鸟标本只有头部，其分类还存在一定的不确定性。他表示，学者们将继续在缅珀中搜索，希望在未来可以找到更完整的个体，揭开眼齿鸟的全部秘密。

该研究由中国地质大学（北京）邢立达副教授、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所外籍研究员邹晶梅（Jingmai K. O'Connor）、美国洛杉矶自然史博物馆拉尔斯·施米茨（Lars Schmitz）博士、中国科学院高能物理所黎刚研究员，以及美国洛杉矶自然史博物馆恐龙研究院院长路易斯·恰普（Luis M. Chiappe）教授、加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞安·麦凯勒教授（Ryan C. McKellar）、中国科学院北京综合研究中心易栖如博士等学者共同完成。研究论文题目为《缅甸白垩纪蜂鸟大的恐龙》，发表于综合类学术期刊《自然》杂志。

据悉，该项研究获得了国家自然科学基金委员会基础科学中心项目、国家自然科学基金重大项目、中科院科研装备研制项目、北京同步辐射装置、上海光源、国家自然科学基金面上项目以及美国国家地理学会等的资助，以及同步辐射机时支持。

出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 科学加客户端