新的研究表明，头骨的物理变化如何影响鸟类的运动机制以及它们如何使用喙来进食和探索栖息地——这种适应帮助它们演化成今天我们所见的极其多样化的有翅生物。
现代鸟类是恐龙的活着亲戚。看看像鸡和鸵鸟这样的不会飞的鸟类，它们用两条后腿直立行走，或者像鹰和鹰隼这样的捕食者，有锋利的爪子和敏锐的视力，与像《侏罗纪公园》中著名的迅猛龙等小型兽脚亚目恐龙的相似之处十分显著。
然而，鸟类与其爬行动物祖先在许多重要方面有所不同。它们演化的一个转折点是大脑的增大，这又导致了头骨的大小和形状发生变化。
来自芝加哥大学和密苏里大学的新研究表明，这些物理变化如何影响鸟类的运动机制及其使用喙来进食和探索栖息地的方式——这些适应帮助它们演化成今天我们所见的极其多样化的有翅生物。
**“灵活”头骨的好处**
现代鸟类以及其他动物（如蛇和鱼）具有头骨，其下颚和上颚并不是像哺乳动物、乌龟或非鸟类恐龙那样固定不动。芝加哥大学综合生物学研究生阿莱克·威尔肯（Alec Wilken）是这项新研究的主要作者，他称这种灵活的头骨为“灵活的”。他说，这一特征使得弄清楚各部分如何相互作用更加困难。
“仅仅因为在那里有一个关节，并不意味着你知道它是如何运动的，”威尔肯说。“因此，你还必须考虑肌肉如何牵引关节，它们有何种扭矩，以及头部其他关节如何限制运动范围。”
威尔肯在2015年作为密苏里大学的本科生加入了这个项目。密苏里大学病理学和解剖科学副教授凯西·霍利迪（Casey Holliday, PhD）获得了国家科学基金会（NSF）的资助，以研究头骨、下颚肌肉以及从恐龙到鸟类转变过程中的进食机制的变化，威尔肯加入了他的实验室来协助。
该团队首先对现代鸟类和相关爬行动物（如鳄鱼）的多种化石和骨架进行了CT扫描。然后，他们利用这些图像的数据构建了3D模型，以计算头骨和下颚在运动中的机制——肌肉的大小和位置、它们的运动，以及它们如何相互协调的物理学。
现代鸟类和其他动物之间的一个关键区别是它们拥有所谓的“头骨运动性”：即能够独立移动头骨的不同部分。这使得鸟类在进食不同种类食物时，实际上扩展了它们的上颚，或将喙作为多功能工具使用，从而获得了进化优势。
“拥有这样一个灵活的头部确实给它们带来了许多进化优势，”威尔肯说。例如，鹦鹉可以使用它们的喙帮助攀爬；额外的扭矩帮助其他鸟类破裂坚果和种子。“在某种程度上，喙的功能类似于替代手，但在进食时能移动上颚，对帮助它们获取食物和生存至关重要。”
**从恐龙到鸟类的一系列变化**
当团队分析3D模型的数据时，他们发现随着非鸟类兽脚亚目恐龙的大脑和头骨尺寸的增加，肌肉也移至不同位置，使得上颚可以分离并变得灵活。这些变化反过来又增加了肌肉的力量，从而推动了大多数现代鸟类的头骨运动性。
“我们看到在恐龙到鸟类的转变中发生了一系列变化，”霍利迪说。“其中很大一部分取决于鸟类何时演化出相对较大的大脑。就像在人类中一样，较大的大脑驱动了许多头骨的变化。”
随着古生物学家发现更多有关恐龙的细节，恐龙与现代鸟类之间的分界线变得模糊（是的，鸟类在技术上是恐龙，但这里我们在广泛的术语中表达）。科学家曾认为羽毛是关键，但现在我们知道许多真正的恐龙也有羽毛。飞行也演化了多次，当然许多著名经典恐龙也能飞行。
然而，灵活的头骨和上颚的出现晚于过渡性恐龙/鸟类生物，如《始祖鸟》，而霍利迪认为这可能成为一个关键区别。“头骨运动性可能是现代鸟类和它们更像恐龙的祖先之间的明确分界线之一。”
