从恐龙到鸟类，藏着什么演化密码？——周忠和院士谈古生物学 | 锚点

设置星标★关注，从此你的世界多点科学~

锚点

INTERVIEW

近年来，古生物学界取得一项重大成果：确认了鸟类是恐龙后裔。不少人甚至因此惊呼：鸟类就是恐龙，所以恐龙没有灭绝！

中国科学院院士周忠和就是这项发现的主要贡献者之一。2025年8月，他与另外两位古生物学家徐星、季强共同获得2025年未来科学大奖“生命科学奖”。

三十多年来，周忠和院士与同事发现并研究了一系列从恐龙到鸟类的过渡物种。他们通过系统发育分析、解剖学研究和功能推测，从形态和功能上建立了恐龙与鸟类之间的联系。

本期《锚点》专栏，我们将跟随周忠和院士进入那用化石串联起的古生物学世界，通过侦探般的视角考察亿万年前恐龙的羽毛翅膀、起飞动力和龙鸟渊源。周忠和院士主要围绕生物演化和达尔文进化论分享见解，并展望古生物学的未来。

周忠和

中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员

1990年

从事鱼类化石研究的周忠和意外发现了两块距今约1.2亿年的鸟类化石——后来被命名为燕都华夏鸟。这是当时已知保存最完整的白垩纪早期鸟类化石。以此为契机，周忠和弃“鱼”从“鸟”，开始了对中生代古鸟类的研究。

1995年

周忠和与侯连海等人在辽西发现并命名了孔子鸟。这一发现填补了从始祖鸟到现代鸟类之间的重要演化环节。

2002年

周忠和、张福成等人发现了震惊学界的热河鸟化石。该标本揭示的原始骨骼特征表明，鸟类和恐龙有着密切关系。此发现也首次从鸟类化石角度为“恐龙起源于鸟类”假说提供了有力支持。

Q：可否先请您介绍一下古生物学这门学科？

A：

简单说，古生物学就是主要研究化石的一门学科。研究的东西很古老，学科本身也挺古老。

我曾经将古生物学工作比喻为侦探的工作，它实际上就是研究史前生命。化石这些史前生命要保存至今，真的太难了，绝大部分都留不住，少数保存下来的，其信息又不完整。比方说，恐龙活着的时候是有血有肉的生物体，但是我们今天看到的化石，绝大多数都是骨骼，可提供的信息非常有限。

怎样从这类有限的、支离破碎的信息里，提取有用的线索，然后复原远古生命，重建它们的亲缘关系，了解它们的生活习性——这些就是古生物学家做的事。

Q：您的主要研究成果是确认了鸟类是恐龙后裔。此结论是经过斗争后才建立起来的。这中间经历了一个怎样的过程呢？

A：

早在1868年，赫胥黎（Thomas Huxley）就提出了鸟类起源于恐龙的假说。过了几十年，有人开始逐步推翻该学说，提出了槽齿类起源假说：鸟和恐龙可能有共同祖先，但鸟并非直接从恐龙演变而来，二者是姊妹群的关系。

到了20世纪70年代，美国著名的恐龙学家约翰·奥斯特罗姆（John Ostrom）观察了一些新发现的小型恐龙化石，并通过解剖学分析得出判断：它们与鸟类高度相似。比如，这些恐龙的翅膀上或者说是手上长有三根手指，此特征与最早的鸟类始祖鸟一致；它们每根手指的指节数量也和始祖鸟非常相似。

Q：始祖鸟是哪一年发现的？

A：

1861年，这是发现第一件始祖鸟化石的时间。

奥斯特罗姆虽然是研究恐龙的，但他曾花费大约一年时间在德国研究始祖鸟。1976年，他写下一篇极具分量的文章，推动了鸟类起源于恐龙这一旧学说的复兴。

再后来，又涌现了大量新发现，其中最重要的是来自中国的化石发现。从大约20世纪90年代开始，我国发掘出一系列长羽毛的恐龙的化石，如顾氏小盗龙等。过去，我们认为羽毛是鸟类特有的，但这些化石更新了我们的观念。它们在骨骼方面也有诸多近似鸟类的特征。因此，我们建立起很多从恐龙到鸟类的演化序列，发现了一系列过渡类型，从而填补了部分演化空白。

实际上，我最初是研究鱼化石的，后来转向了鸟类化石。我在1990年发现了第一种早期鸟类化石（华夏鸟），这比“长羽毛的恐龙”的发现时间要早。从1990年到今天，我们的发现之旅已持续三十多年，命名了几十种早期鸟类。

Q：我经常听到一个说法：鸟就是恐龙，所以恐龙并未灭绝，我们每天都能见到恐龙。甚至有人说：我们还每天都在吃恐龙呢。这种说法对吗？

A：

要说“鸟是从恐龙变来的”，这话其实没问题。但我认为，目前我们尚未建立完全成熟的生物分类体系。传统分类法和现代分类法都存在问题。

假设现在要给动物分大类，按照传统分类体系，鸟类应当属于鸟纲，恐龙作为爬行动物，应当属于爬行纲，这二者看起来差别巨大，毫不相关；但按照更强调亲缘关系的现代分类体系，怎能不相关？毕竟，我们都知道鸟类是从爬行动物演变而来。在现代分类体系下，一个分类单元要包括它所有的后代，那就意味着，爬行动物应当包括哺乳动物和鸟类——如此分类就有点乱。

在我看来，分类是有人为性的，它是约定俗成的，旨在方便交流。举例来说，按照达尔文的理论，从恐龙到鸟类逐步演化的过程中，一定会出现又像恐龙又像鸟的动物，我们也找到了很多这样的化石。那究竟该把它视作鸟类还是恐龙？分辨标准是什么？

曾经有位同行开玩笑说：两块化石，代表两种动物，它们之间有一段演化空白，假如新发现了一块过渡类型的化石，放到那段空白里，就会导致一段空白变成两段空白。以此类推，发现得越多，空白段就越多。

我曾经把这种情况称为幸福的烦恼，即化石发现越丰富，过渡类型越多，越能真实地反映历史上的生物演化情况。

现在回到你一开始的问题。如果说恐龙有后代延续至今，我们当然可以认为恐龙没有灭绝，也可以把那个后代称为“活着的恐龙”。这（从现代分类学视角来看）都没错。但从另一个层面（传统分类学视角）来看，这又不对，因为已经变成鸟类的“恐龙”不能再被叫作恐龙。

Q：这让我想到一件很好玩的事情。我小时候听说过有种会飞的龙，叫作翼龙。过去我一直以为它是恐龙，直到最近做调研才发现，原来翼龙不是恐龙！您可以聊聊这方面的内容吗？

A：

之所以会出现这种误解，主要原因在于名字。

我们知道，“龙”的形象是古人想象出来的，是多种动物的组合体，主要像爬行动物。而“恐龙”（dinosaur）是外来词，由英国古生物学家理查德·欧文（Richard Owen）命名，其字面意思是“恐怖的蜥蜴”，dino对应恐怖，saur代表蜥蜴。蜥蜴可能就代表一种爬行类动物。类似的还有“鱼龙”（ichthyosaur），即“鱼形（ichthyo）的蜥蜴”。“翼龙”（pterosaur）就是“有翅膀（ptero）的蜥蜴”，或者说是有翅膀的爬行动物。

翻译成中文后，我们都称它们为某某龙，这种称呼容易让人误解。

此外，不同龙之间的亲缘关系也分远近。比如，翼龙与恐龙的关系更紧密，沧龙则更接近蜥蜴。这几个都属于爬行动物。

Q：翼龙和鸟类是什么关系呢？二者都能飞行，但它们的亲缘关系反倒没那么近，对吗？

A：

对的。这二者的飞行能力应当是各自通过独立演化获得的，飞行机制也不同。鸟借助其特殊的骨骼结构以及主要由羽毛组成的翅膀实现飞行。翼龙飞行靠的是皮膜。

Q：就像蝙蝠一样，对吗？

A：

翼龙的皮膜附着于骨骼上，能提供飞行动力——这方面与蝙蝠很像。但二者又不完全一样。蝙蝠是哺乳动物。

事实上，关于鸟类飞行能力的起源是有争论的。有两个相互竞争的假说：树栖起源说和地栖起源说。树栖起源说认为，动物在获得飞行能力的初期阶段，曾于树上生活，它们在树枝间跳跃、滑翔，然后逐渐演变为飞行者。地栖起源说由复兴“鸟类起源于恐龙”假说的奥斯特罗姆提出。他认为，鸟类的恐龙祖先们——那些靠两脚奔跑的小型兽脚类动物——会在奔跑的过程中扇动翅膀，慢慢地就变得能飞了。

当时我和徐星就觉得奥斯特罗姆的理论不对。我们的研究支持树栖起源说。其中一项证据显示，某些恐龙能爬树，比如小盗龙。小盗龙化石的一些解剖学特征（比如脚趾的部分结构）让我们觉得它更适合在树上生活。

Q：古生物学家的工作似乎非常辛苦，听说你们经常需要去野外、挖化石，另外还需要用现代科技手段做分析。可否请您介绍一下您工作中用到的一些科技方法？

A：

除了野外工作，古生物学研究者的大部分时间是在室内度过。室内工作包括对化石的修理、观察、测量等，以及通过各种设备分析化石。

随着科技的发展进步，我们运用的技术越来越丰富。其中有一些高精度的技术，比如计算机断层扫描技术，可以让我们从更微观的层面观察化石的内部结构。还有些技术侧重于化学成分分析，比如质谱技术，能精确测定化石元素组成。此外，工程软件可用于分析诸如“恐龙下颌的咬合力有多大”之类的问题。

古生物学与地层学这个学科也密不可分，因为古生物学研究者需要研究化石所在地层的岩石。

我们经常提到的中生代、侏罗纪、白垩纪等，都是非常重要的年代概念，若无年代，谈论演化时就少了一种框架。对我们而言，来自不同时代的化石承载着不同的演化意义。

大约在1999年，我们与国外学者开展合作，研究了与化石保存在一起的火山灰的夹层。我们从里面取出一些矿物，包括长石和锆石，然后用它们做放射性同位素分析，最后精确地定年。后来国内也有其他学者开展此类工作。因此过去二三十年间，定年技术的精度有了很大提升。

说来非常有趣，现如今我们重点关注古生物化石的年代，但在古生物学刚诞生之时，它的主要作用其实是帮助定年！

在还没有放射性同位素定年方法的时候，我们不知道某一条地层是哪个时代的，但我们知道生物演化有规律可循。不同时期（例如侏罗纪和白垩纪）的生物，其发展阶段和化石组合不同。我们可以根据化石组合判断地层年代。

另外，地质学家也能告诉我们，物种在它生活的时代面临何种环境。这对于我们从根本上理解进化而言是至关重要的。

Q：目前我国的古生物学在世界上处于什么地位？

A：

我觉得我们的优势很大。首先，我们地大物博，资源丰富。从化石资源和地质资源来看，我们绝对算得上大国。我们有各种不同地质年代的化石，有许多世界级的化石宝库，如热河生物群、燕辽生物群以及距今五亿多年的澄江生物群……

Q：据说我们发掘的恐龙化石在数量和种类方面都已是全球最多的了。

A：

关于数量，我不确定。至于种类，有人做过统计：全世界已经命名的恐龙物种有两三千种，其中有三百多种来自中国。在那些公认比较可信的恐龙物种中，由我国贡献的占比最大。

Q：从这个意义上说，我们是不是成了“恐龙第一大国”？

A：

可以这么说吧！（对话双方笑声爽朗）

但要论是否最强，我觉得还不好说。在原创理论贡献方面，我认为我们与发达国家仍有一定差距。

中国古生物学实际上有不错的历史底蕴，这是另一大优势。在20世纪20年代，中国古生物学刚刚起步，那时就有一批从国外回来的学者，所以我们起点较高。

在我看来，中国古生物学目前取得的这些发现还是比较有国际影响力的。《科学》（Science）杂志曾于2001年发布专题介绍中国的古生物学。这是他们历史上少有的。

Q：进化论是一个您经常谈论的话题。为什么您对进化论如此关心？

A：

古生物学与进化生物学密切相关。

实际上，大众关于进化论的误解非常多。举个例子，不少人会将拉马克的进化观点，比如用进废退和获得性遗传，强加到比他年轻六十多岁的达尔文头上。

达尔文的核心思想是自然选择。大家常管这叫“物竞天择”“适者生存”。“物竞天择”听起来就还好，但我觉得“适者生存”一词带来了误区。“适”往往代表主动适应。生物学中也有适应的概念，但这种生物学适应更多是被动的，是自然选择的结果。当你看到某种动植物与其所在环境特别匹配，这实际上就是大自然日复一日筛选造就的结果。而大家往往只看结果，却忽略自然选择的过程。

另一个较大的误区在于认为进化是有目的、有方向性的。仿佛我们人类是进化的终极目标，一切进化都围绕人而来。这完全不对。人类的演化确有规律可循，但也存在极大的偶然性。假如地球生命演化历程重来一次，可说不好，是吧？

所以说，进化实际上没有必然方向。而后知后觉的我们喜欢根据结果往前推过程，然后总结出所谓方向性。

这也是许多科学家喜欢将evolution翻译为“演化”（不预设方向和目的）而非“进化”（隐含生物从低等向高等发展的方向性）的原因。

Q：您曾在演讲中提及“媒体常报道某研究挑战了达尔文的进化论”，那么在历史上，是否出现过真正对达尔文构成挑战的理论？

A：

我认为真正能挑战达尔文的学说是木村资生在20世纪60年代提出的中性突变理论。

该理论直接指向达尔文“自然选择”这一核心思想。木村资生认为，生物体的基因突变大部分都是中性的，是随机、偶然的变化，既不提高也不降低生物体生存与繁衍的能力，因此，自然选择对它们不起作用。

围绕中性突变学说的争论持续了几十年才得以平息。大家发现彼此争论的不是同一回事儿。我们知道，物质在不同层次上适用的规律是不同的，而中性突变主要还是发生于分子层面（这不是达尔文理论涉及的层次）。

此外，学界也意识到，基因突变虽然大部分是有害的或中性的，仅有极少数利于生物体生存和繁衍，但只要存在这少量的有益突变就够了。生物演化就是如此。此外，遗传漂变也强调，种群规模变得很小时，结果有很多不确定性。

鉴于上述种种，科学家越发确信，进化结果没有方向性，而是充满随机性。

Q：是否可以这么说：中性突变理论认为，即使环境不改变，只依靠分子的随机突变，也足以产生新物种？

A：

是的。我认为分子生物学的确提供了这样一种视角。实际上，木村资生的理论并未真正挑战进化论，反倒是丰富了达尔文的学说。

Q：关于古生物学和进化论的发展趋势，您有什么看法？

A：

现在有一个相关领域叫进化发育生物学。它将发育生物学与分子进化的部分内容相结合。古生物学家也会参与这个领域的工作。

在我看来，生命与环境之间的关系是几十亿年来生命演化的核心。环境里很多都是选择因素，比如温度、二氧化碳的浓度、氧气的浓度这些变化，再比如现代人面对的某些重金属元素、精神压力……这些都是外部环境因素，能直接影响人的基因表达、疾病风险。

我认为在这些方面还有很多工作要开展。这些探索也有助于我们更深入理解进化的过程。

Q：您认为古生物学领域亟待攻克的核心问题是什么？

A：

基于古生物学这门学科的特点，要说核心问题，还真没有。但古生物学要取得新突破，一定程度上需要借力其他基础学科的发展，包括物理学、化学、生命科学和信息科学等。

这些基础学科可以提供我们需要的工具，比如用于提取和解读化石信息的先进技术。再比如，关于进化的理论或地质学的方法，或许有望带来更理想的测量精度。

我们当前面临的一个最大的问题是，古生物学研究和现代进化生物学研究，二者关注的时间跨度天差地别。古生物学研究者动辄就以百万年计，而现代进化生物学的研究者往往更关注几年或几十年的跨度。双方根本不在一个频道上对话。

所以说，技术的更多跨学科应用以及科学家之间的“古今对话”，可能是未来古生物学发展前行的动力。

袁岚峰

《锚点》科学对谈人

-本文刊载于《世界科学》杂志2025年第12期“锚点”专栏；该节目由中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰研究员主持。该专栏由《世界科学》编辑部和东方卫视《锚点》节目组联合开发-

《世界科学》杂志版在售中 欢迎订阅

月刊定价

15元/期

全年订阅价

180元

点击左侧图片或以下方订阅方式选购

方式一：

扫描二维码，“杂志铺”订阅有折扣～

方式二：

全国各地邮局订阅 邮发代号：4-263

方式三：

机构订阅，请拨打

021-53300839；

021-53300838