恐龙是如何进化喙并成为鸟类的？

一旦你知道许多恐龙都有羽毛，它们可能演变成鸟类似乎更为明显。但仍有一个大问题。一群牙齿丰富的恐龙颌（想想霸王龙）如何变成现代鸟类的无牙颌，被喙覆盖？在这种转变中必须发生两件事：牙齿的抑制和喙的生长。现在，新的化石证据已经证明了它是如何发生的。

在一项新的研究中，来自北京首都师范大学的王硕及其同事研究了一系列恐龙和早期的化石，以期看到这一过渡。他们发现，随着年龄的增长，一些恐龙会逐渐失去牙齿并长出一只小喙。随着时间的推移，这个过程发生得越来越早，直到最终动物从完全形成的喙的卵中出现。

最古老的鸟类实际上有类似爬行动物的牙齿，例如侏罗纪晚期（150万年前）的和白垩纪早期（125万年前）的萨波奥尼斯。但其他早期的鸟类也已经失去了牙齿.

现代鸟类都缺乏牙齿，除了南美洲的hoatzin，Opisthocomus，它们的幼鸟有一颗小牙齿，用来帮助它们逃离卵子然后脱落。20世纪80年代的发育实验表明，如果用正确的分子人工刺激下颌组织，现代鸟类可能会产生牙齿。这表明他们的祖先在某些时候会自然地长出牙齿。

与此同时，许多恐龙确实有某种喙。喙由角蛋白组成，角蛋白是一种坚韧，柔韧的蛋白质，也可以制作指甲和牛角，以及羽毛和毛发。我们通常认为喙是无所不包的结构，从前面的尖尖延伸到眼睛，包括现代鸟类的鼻孔。但是化石的例子表明，许多带齿的恐龙实际上在鼻子前面有一个最小的喙。

为了确切地了解喙是如何取代恐龙牙齿的，研究人员不得不查看动物的下颚骨骼。恐龙骨骼化石不仅仅是原始骨骼的岩石石膏，但它们几乎总是显示出所有的内部结构。来自任何恐龙骨骼的微观薄切片显示了血管和神经内部管道的所有细节，以及骨骼生成细胞所在的凹坑。化石下颚骨骼的薄片显示出与任何现代颌骨一样多的细节。

如今，骨骼很少被切割，并且使用计算机断层扫描（CT）扫描来查看骨骼内部而不会损坏它们更为常见。CT扫描是一系列紧密间隔的X射线，使研究人员能够构建详细的3D模型，显示骨骼内的每个细节。

王硕及其同事观察到，与鸟类祖先密切相关的兽脚亚目恐龙Limusaurus和幼鸟Sapeornis在他们年轻时就有牙齿直到颌骨前部，但随着他们长大而失去了它们。化石的详细内部扫描显示成年Limusaurus没有牙齿，但下颚仍有牙槽，关闭并形成一条单独的管道。在成年Sapeornis中，下颌后部有牙齿，但下颌前部没有牙齿。

随着现代鸟类在卵内发育，喙角蛋白开始在鼻尖处形成，然后长回以覆盖上下颌。王硕及其同事认为，调节喙生长的机制也会抑制牙齿的形成。这得到了BMP4基因研究的支持，该基因表明它控制着现代鸟类的两种功能。

白喙替换牙齿有使用这些化石来展示动物如何随着时间的推移而进化，这表明一些恐龙的喙和鸟类亲属最初随着动物长大和牙槽关闭而向后扩张。最终，这个过程发生在发育周期的早期，直到孵化出现喙和没有牙齿。今天，骨基因BMP4控制喙生长和牙齿抑制的方面，这些可能在鸟类进化的早期起作用。

为了获得更多的证据，王硕和他的同事们更广泛地看待脊椎动物在进化过程中失去或减少了的牙齿，包括一些鱼类，青蛙，穿山甲，鲸鱼和完全没有牙齿的海龟。在所有情况下，失去牙齿的动物都与角蛋关。

这些发展观察有助于证实精致的恐龙化石所指的理论。在成为鸟类时，恐龙必须以多种方式改变，包括尺寸缩小，翅膀发芽，适应用于展示和飞行的羽毛，改善感官，缩短尾巴，丢失牙齿以及许多其他角色。重要的是能够找出这些惊人变化如何发生的合理证据。