最早的鸟类化石，迄今已发现了6个个体，而且保存完好，这些鸟化石，即“始祖鸟”，是世界上最早的鸟。
它们出现于晚侏罗纪，距今1亿多年了。自1861年发现第一个化石标本，至今只发现于德国巴伐利亚索伦霍芬附近的印板石灰岩中。当时，这里是一个热带浅水珊瑚礁泻湖，偶然的时机，始祖鸟跌落在水中，保存为化石。因为这里的石灰岩质地致密细腻，适于石印材料，因此成为一个采矿坑。
在1861年于坑深20米处采到的第一个标本，骨架完全，羽毛秀丽，形象逼真，前翼有爪的残留，尾椎骨很长，嘴内长有牙齿，直接显示了爬行类向鸟类进化的过渡性质，成为生物进化史难得的实例和辩证唯物主义的好材料。
关于鸟类的进化，有一派观点认为，鸟最早是用四个翅膀滑翔的，直到后来才进化成我们今天所见的骨骼轻巧、拍动双翼的飞行高手。这一理论最近得到了对始祖鸟化石最新研究结果的支持。研究表明，始祖鸟的背和腿如翅膀一样，也长有长羽毛。
始祖鸟化石
始祖鸟化石在鸟类化石中最有名，这次研究使用的是人类最早在140年前发现的始祖鸟化石，目前保存在德国柏林洪堡博物馆。据英国《新科学家》杂志网站近日报道，丹麦哥本哈根大学动物学家佩尔·克里斯蒂安森和哥本哈根地质研究所古生物学家尼尔斯·邦德经标本研究发现，始祖鸟在背、腿以及可能在脖底处长有廓羽，而且这些廓羽与现代鸟类十分相近。两位科学家的分析结果证实了此前关于这只始祖鸟后腿长有羽毛的说法。
2003年10月，加拿大卡尔加里大学的一位研究生在《新科学家》杂志上发表报告，称柏林始祖鸟的腿长有3～5厘米长的羽毛，并认为可能是始祖鸟的祖先有四个翅膀，这些羽毛是其后翼的残留物，因此太短不适合飞翔。
2003年初在中国辽西出土的小型肉食恐龙化石也有力地支持了最原始鸟类使用四翼滑翔的观点。这一被称为“顾氏小盗龙”的恐龙化石，其四肢均覆盖有飞行用的羽毛。
顾氏小盗龙的出现晚于始祖鸟2000万年，是现知与鸟类关系极为密切的最古老两脚肉食恐龙。克里斯蒂安森指出，实际上，始祖鸟除了长臂，其余骨骼不是与鸟类而是与小型肉食恐龙相同。
两位丹麦科学家还从顾氏小盗龙的发现和对始祖鸟腿上羽毛的分析得出结论说，与飞行有关的进化过程是从羽毛开始的，而像鸟类典型的肩关节、有力的腕关节、短背和短尾，使鸟强壮善飞的骨骼上的变化，都是后来逐渐发生的。《新科学家》网站表示，同样赞成这一观点的还有美国康涅狄格州大学的鸟类进化专家阿兰·布拉什。
鸟类化石极其稀少，要解决有关鸟类进化的问题需要发现和研究更多的化石。目前，已知最古老的带有羽毛的恐龙化石仍然是始祖鸟化石。全世界发现的6具始祖鸟化石中，只有3具身体上存有羽毛，而其中1具已丢失。
始祖鸟脚骨
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