早先的研究曾發現類似鳥類的恐龍後肢上存在羽毛，但是在早期鳥類身上卻沒有發現這方面的證據。山東省臨沂大學地質與古生物研究所及山東天宇自然博物館鄭曉廷、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所周忠和與徐星研究員等通過分析山東天宇自然博物館的化石，發現11件早期原始鳥類標本後肢上長有羽毛的明顯跡象，經過深入對比研究，認為早期鳥類曾有四個翅膀，並且後肢羽翼也具備協助飛翔的氣動功能。3月15日《科學》雜誌在線刊登了該項研究成果。
11件保存著後肢羽毛或皮膚結構的不同的早期鳥類標本包括2件會鳥標本（中科院古脊椎所周忠和與張福成於2002年命名的一種個體較大的最原始鳥類）、5件孔子鳥標本、3件中生代時期佔主導地位的反鳥類（隸屬不同種類）和一件燕鳥化石標本（唯一一件同時保存有羽毛和鱗片的標本）。研究人員對這些早期鳥類後肢羽毛或皮膚結構的進行了仔細觀察和對比研究，確認這些鳥類後肢羽毛的存在證實了早期鳥類演化過程中曾存在一個與似鳥恐龍相似的四翼階段（如小盜龍），並且後肢羽翼在鳥類飛翔起源中曾扮演過非常重要的角色，也就是說最早的鳥類曾經是用四個翅膀飛翔的鳥類。
燕鳥是中科院古脊椎所周忠和與張福成於2001年命名的一種原始今鳥類。據研究人員介紹，迄今為止，在除了今鳥類以外的其他原始鳥類都沒有發現過足部盾形鱗片的存在。包括273件孔子鳥標本和1000多件反鳥類標本。由此可見，足部羽毛可能是虛骨龍類（包括鳥類和許多似鳥恐龍）一個普遍存在的原始特徵，而在現生鳥類足部普遍存在的盾形鱗片則是在今鳥類演化的早期階段次生出現的。現生鳥類的腿羽都不如前肢羽翼發達，即使一些鳥類小腿上仍有羽毛，也多是成簇的或緊貼皮膚生長，雖然仍有少數發育足羽的種類，但現生鳥類足部普遍的覆有盾形鱗片，而腿羽或足羽在現生鳥類中已經喪失了曾有的飛翔功能，只剩下保護或保溫功能了。
依據新資料，研究人員認為，在虛骨龍類恐龍演化早期，發育出短的絲狀足羽，繼而足部羽毛普遍存在於虛骨龍類中。而到了近鳥類恐龍時期，開始出現大型的腿羽（包括足羽），但在鳥類演化的早期，大型足羽開始退化，這種退化是由後肢遠端開始逐漸向近端發生的，不過在基幹鳥類和其他非今鳥類類群中卻仍存在大型腿羽，並且形成退化的後肢羽翼，直到今鳥類演化的早期，鳥類足部盾形鱗片出現，而腿羽退化的更加短小。因此，今鳥類（包括現生鳥類）的足部盾形鱗片鱗片要麼代表一種向原始狀態反轉的情形，要麼是一種與爬行類鱗片不完全同源的全新結構。研究人員推測，在早期鳥類演化過程中，足部皮膚結構發育過程中可能出現了個別或者一組基因表達模式的變化，從而導致羽毛向鱗片的轉化。
羽毛的起源和演化是鳥類飛翔行為發生的關鍵因素之一。研究人員推測，腿羽的演化與早期鳥類兩套獨立運動系統的演化是相關的，隨著前肢和後肢在鳥類運動系統中逐漸偏重不同功能，前翼變得更加發達，而腿羽則逐步退化。徐星等認為，鳥類從樹棲環境轉到陸地環境，尤其是轉到近水環境，可能加速了腿羽的退化。
針對山東省天宇自然博物館收藏的數千件帶羽毛的恐龍和早期鳥類化石，中科院古脊椎動物與古人類研究所與山東省臨沂大學及天宇自然博物館合作成立了專門的研究小組，對這些重要的帶羽毛標本進行一系列的研究，本項成果是繼2010年《自然》雜誌關於「尾羽龍羽毛髮育」的報導之後的又一個有關羽毛演化的重要成果。研究者們將結合古生物學和現代發育學資料繼續這一方向的研究，相信將會有更多的重要發現和成果公諸於世。
本項研究獲得到了國家自然科學基金項目、科技部科技基礎性工作專項基金和中國科學院知識創新工程重要方向項目的支持。
圖1 保存有後肢羽毛的會鳥標本（王孝理供圖）
圖2保存有後肢羽毛的孔子鳥(A、B)和華夏鳥（C、D）標本（王孝理供圖）
圖3 燕鳥標本（A），同時保存有足部鱗片和足蹼（B、C)及腿部羽毛（D、E）（王孝理供圖）
圖4 會鳥復原圖（李榮山繪製）