化石鸟的头骨重建揭示了一个为嗅觉而生的大脑和为日光而生的眼睛

Jeholornis是一种乌鸦大小的鸟，生活在1.2亿年前，是恐龙进化成鸟类的最早例子之一，在现在的中国。已发现的化石保存完好，但被粉碎平坦，这是多年来沉积物层的结果。这意味着没有人能够看清楚热河洛尼斯的头。但在一项新研究中，研究人员以数字方式重建了热河龙头骨，揭示了它的眼睛和大脑的细节，从而揭示了它的视觉和嗅觉。

“热河鸟是我最喜欢的白垩纪鸟类，它具有许多不寻常的原始特征，它有助于揭示不同鸟类如何进化的更大故事，”菲尔德博物馆和化石爬行动物副馆长JingmaiO'Connor说。该论文的作者之一在林奈学会的动物学杂志上描述了这一发现。“这项研究是我们第一次真正了解这只鸟的头骨是什么样的，它的大脑一定是什么样的，这真的很令人兴奋。”

该研究的第一作者韩虎在中国山东天宇自然博物馆检查了大约100块化石，并选择了保存最完好的头骨——仍然有点扁平，但完好无损。“在大约100块化石中找到合适的头骨非常困难，因为在扫描之前我们不知道一个头骨是否会为我们提供我们想要的信息，而且由于高质量扫描的成本，我们无法扫描“英国牛津大学地球科学系研究员胡说。

“这非常有帮助，因为如果头骨是铰接的，我们通常不会将它们从骨骼上切下来——没有人想伤害这些以前的化石，但是孤立的头骨会减小扫描区域的大小，从而增加扫描质量很多。幸运的是，我们在这里为这个项目选择的标本几乎是完美的——它在数字重建后为我们提供了很多未知的信息。

“这些骨头有点像一袋薯片的底部——它们没有完全压碎，但碎片被压实了，”奥康纳说。“所以我们能够对它们进行CT扫描——基本上是拍摄一堆X射线并将它们堆叠在一起形成3D图像——然后以数字方式重新连接它们并从所有这些骨骼中重建头骨。”

Jeholornis头骨的重建，显示其眼睛周围的骨环。学分：韩虎等

“我们能够看到以前在Jeholornis从未见过的头骨的不同特征，我们甚至能够推断出它的大脑是什么样子，”共同作者和菲尔德博物馆博士后研究员MatteoFabbri说。

大脑本身没有保存下来——软组织很少保存——但鸟类和恐龙的大脑往往整齐地嵌套在它们的头骨内。因此，了解鸟类头骨化石的形状和尺寸可以告诉我们很多关于它的大脑的信息，就像手套如何准确地近似于手的形状一样。更重要的是，随着时间的推移，不同物种和时间的大脑结构都保持不变——无论你是在观察青蛙、人类还是鸟类化石的大脑，嗅球和小脑之类的东西都位于相同的一般位置。

由于这些结构的长期放置，研究人员能够确定Jeholornis的大脑如何与现代鸟类和恐龙(或严格地说，非鸟类恐龙;包括Jeholornis在内的所有鸟类都是恐龙，但并非所有恐龙)进行比较是鸟)。

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热河鸟的嗅球比大多数现代鸟类都大，这意味着它可能比今天的鸟类更依赖嗅觉(除了一些嗅觉敏锐的动物，如秃鹰)。Jeholornis强烈的嗅觉在该团队最近的另一项研究中是有道理的，该研究表明Jeholornis是已知最早的以水果为食的动物。“随着水果成熟，它们会释放出大量化学物质，”奥康纳说。“我们还不能证明这一点，但更好的嗅觉可能帮助热河鸟找到果实。”

除了适应嗅觉的大脑外，研究人员还发现，热河鸟在白天的视觉能力可能比晚上更好。鸟类有称为巩膜环的骨骼，有助于确定有多少光线进入它们的眼睛。需要在夜间看到的物种，如猫头鹰，其巩膜环开口相对于它们的眼窝更宽，可以让更多光线进入;白天活动的鸟类有更窄的开口供光线通过，就像相机上的光圈一样。Jeholornis的巩膜环似乎表明它在白天最为活跃。

所有这些头骨特征都有助于更好地了解这种早起的鸟儿的生活方式以及它在其生态系统中所扮演的角色。“重建头骨是一项艰苦的工作，随着人们开始投入时间去做，越来越清楚的是，鸟类的进化比我们预期的要复杂，”法布里说。“它不仅不同于恐龙和现代鸟类，也不同于其他早期鸟类。这不是一个简单的进化故事。”

“和景迈一样，热河鸟也是我最喜欢的鸟类之一。它作为恐龙-鸟类过渡时期最原始鸟类之一的特殊地位，决定了完成它的故事将揭示那个关键进化时期的真实风景，而且，告诉我们现代鸟类——唯一现存的恐龙——为什么以及如何进化成我们现在所看到的，”胡说。

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