日报标题：第一只学会飞行的鸟，应该是不慎跌落了悬崖
中国科普博览，我们科学家有话说
飞行这种生存能力的进化，最早肯定来自于从高处跳跃而下时的短暂滑翔。 @Lewind
如果这种滑翔能够提高动物捕获猎物或逃避捕获的能力，那么就成为了一种生存优势，从而会被保留下来，并在进化的过程中不断加强，最终成为飞行的能力。
我们都知道，现今的天空霸主——鸟类是从恐龙进化而来的，具体来说是兽脚亚目的恐龙。
详细的进化过程可以在知乎上查找问题：恐龙是怎么演化为鸟类的？。这方面也是当今古生物学的研究热点之一，不断有新的化石证据被发现，有兴趣的知友也可以了解一下中科院北京古脊椎动物研究所徐星研究员的研究成果，在这个领域内是国际领先的。
对于鸟类进化过程的研究发现，滑翔一定是最早的第一步。
有从恐龙到原始鸟类的过渡物种的化石研究为证：
- 它们的身体结构重心与鸟类不同，不可能仅靠前肢飞行，甚至不能够仅靠前肢来滑翔，必须还要依靠后肢提供一些升力，所以它们的后肢上也长有长长的羽毛；
- 另外，它们的胸骨没有附着强大的肌肉，无法带动前肢做出拍打翅膀这样提供升力的有力动作；
- 在它们滑翔的过程中，四肢能够做的事情有限，所以需要尾巴来控制方向，调整姿态，而兽脚类恐龙恰好有着长尾巴，这一特征直到进化为真正的鸟类才消失。
这些证据都表明，飞行的能力并不是突然就出现的，而是先有了滑翔的能力作为基础。
关于滑翔与尾巴，以及飞行进化之间的关系，最直接的证据来自于加州大学伯克利分校 Robert Full 教授研究组的研究成果。有意思的是，这个组本来是研究人工壁虎手套的……
他们通过特殊材料和结构，制造出了与壁虎趾尖原理相同的设备，可以让人徒手爬上高墙（就像 MI4 中的阿汤哥爬迪拜塔一样）。
他们还制作出了同样原理的爬墙机器人，但效率远不如壁虎高。在研究过程中，他们发现，问题的关键不是壁虎的四肢，而是它用于保持平衡的长尾巴。
为了研究壁虎尾巴的功能，他们进一步做了很多实验，其中之一是把壁虎放到类似于跳伞训练风扇的设备上，模拟从高空自由坠落的过程，结果他们惊奇地发现：壁虎不仅能够通过尾巴来调整身体姿态并控制方向，还能用类似蝶泳的动作拍打着尾巴在空中前进……（关于这项研究，可以看看 Robert Full 的 TED 演讲：Robert Full: Learning from the gecko's tail）
要知道，壁虎与恐龙同属爬行动物，而壁虎从来与“飞”这个字是不沾边的。看来，在高空坠落过程中使用尾巴来控制身体运动，这已经是爬行动物的本能了。在此基础上添加更利于滑翔的羽毛，从而最终获得飞行的能力，显然是一条合理的进化路径。
值得一提的是，羽毛并不是滑翔的唯一选择，甚至不是最佳选择。
比如恐龙的近亲翼龙，还有今天仍然存活的飞行哺乳动物蝙蝠，它们都是靠翼膜来飞行的。显然，从滑翔到飞行，翼膜是更加一脉相承的结构，生理上的“生产”成本也比羽毛更低，本身质量更轻，能托举更加巨大的躯体（想想翼龙的巨大尺寸就知道了）。
为什么鸟类在进化中选择了羽毛——或者说，为什么进化选择了带有羽毛的恐龙后裔来占领天空？
这个答案现在还不完全清楚。
很可能，这之中还有与飞行无关的其他原因。毕竟，在小行星撞击的灾难之后，像原始鸟类一样存活下来的哺乳动物也是长有体毛的温血生物，暗示着原始鸟类的羽毛在当时的生存环境中起到了其他一些重要的作用。
其实，在我们身边就有正好处于滑翔这个进化阶段的动物：鼩鼠和袋鼩。
两者共同的特点是在前后肢之间长有皮肤薄膜，展开滑翔的时候就像一张猎杀之后剥下的动物皮毛。这种结构特点不同于翼龙或蝙蝠主要长在前肢趾间的翼膜。
有趣的是，鼩鼠与袋鼩的“飞行装备”如此相似，却是各自独立进化出来的：前者属于啮齿目下面的松鼠科，而后者属于双门齿目（即袋鼠目）下面的袋鼩科。
这一殊途同归的进化结果再次说明：滑翔在某些生存环境下是有利可图的，值得为之付出生理成本。至于为此而进化出来的结构是否能进一步发展出飞行的能力，那就要看自然选择的鬼斧神工了。
作者：中国科学院生物物理研究所 叶盛
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