Il est un cas où DarwinDarwin a pu utiliser directement un fossilefossile pour argumenter en faveur de sa théorie. Dans la première édition de l'Origine en 1859, Darwin utilisa abondamment des exemples tirés du monde des oiseaux pour illustrer son propos. Il décrivit longuement comment les colombiculteurs, dont lui-même était un représentant, avaient réussi à créer des races de pigeons extrêmement variées par sélection artificiellesélection artificielle. Il se servait de cet exemple comme d'un modèle pour expliquer le fonctionnement de la sélection naturellesélection naturelle. Mais il n'aborda pas la question de l'origine même des oiseaux.

En 1861, un événement important dans l'histoire de la paléontologiepaléontologie se produisit : cette année là, un médecin de Bavière reçoit comme rétribution pour une consultation un fossile découvert dans une carrière située près de Langenaltheim. Dans cette région, diverses carrières exploitent des dalles de calcairecalcaire qui étaient utilisées dans l'imprimerie selon la méthode dite « lithographique », d'où le nom de « calcaire lithographique » donné à ces roches. Les bancs calcaires, au grain très fin, correspondent à des boues carbonatées qui se sont déposées dans un lagon en bordure de la mer tropicale qui recouvrait l'Europe au JurassiqueJurassique supérieur, il y a 150 millions d'années. On trouve dans ces gisementsgisements de très nombreux invertébrésinvertébrés, mais aussi des poissonspoissons, quelques reptilesreptiles et les dix individus actuellement connus de l'espèceespèce découverte en 1861. L'animal fut nommé par Hermann von Meyer en 1861 Archaeopteryx. Le squelette  fut ensuite vendu au British Museum à Londres, où le zoologue Richard Owen le décrivit en 1863. Ce travail ne manqua pas d'intéresser Darwin. En 1866, dans sa quatrième édition de l'Origine, Darwin signala l'existence de cet intermédiaire comme un étrange oiseauoiseau [...], avec une longue queue de lézard portant une paire de plumes à chaque articulationarticulation et avec des ailes armées de deux griffes libres [...]. En 1869, dans la cinquième édition, il compléta : Le professeur Huxley a aussi démontré que même l'énorme intervalle qui sépare les oiseaux des reptiles se trouve en partie comblé, de la manière la plus inattendue, par l'autruche et l'ArcheopteryxArcheopteryx éteint, d'une part, et de l'autre, par le Compsognatus, un des dinosauriens, groupe qui comprend les reptiles terrestres les plus gigantesques. 

Reconstitution d’<em>Archaeopteryx</em> au Muséum de Genève © Philippe Wagneur, MHNG

Reconstitution d’Archaeopteryx au Muséum de Genève © Philippe Wagneur, MHNG

Dans cet extrait, Darwin mentionne l'Archaeopteryx comme un intermédiaire entre les oiseaux et les reptiles. Mais il ne cite pas les reptiles en général, mais les dinosauresdinosaures, dont le nom avait été forgé par le même Owen quelques années auparavant, en 1842. Darwin, reprenant l'étude faite par Thomas Huxley, cite même le nom d'un dinosaure, le Compsognathus. Ce qui est très étonnant dans cette histoire, c'est que le dinosaure en question a été découvert presque en même temps que le premier spécimen d'Archaeopteryx, dans les années 1850, et dans une localité très proche de Langenaltheim. Compsognathus est un petit dinosaure, d'environ 1 mètre de long, carnivorecarnivore et bipède.

Transition vers les oiseaux © Florence Marteau, MHNG

Transition vers les oiseaux © Florence Marteau, MHNG

Actuellement, on connaît de nombreuses espèces éteintes qui illustrent la transition entre les dinosaures et les oiseaux. Nombre d'entre elles proviennent des gisements du CrétacéCrétacé inférieur du nord-est de la Chine. D'un côté de la transition, il y a plusieurs dizaines d'espèces d'oiseaux au plumage varié (les parties molles, dont les plumes, se fossilisent souvent dans ces gisements) et de l'autre il y a d'étranges petits dinosaures, emplumés eux aussi. Mais ces derniers faisaient un usage varié de leurs protoplumes  ou de leurs plumes véritables : elles étaient primitivement des structures pour permettre la conservation de la température corporelletempérature corporelle, puis elles devinrent des attributs pour communiquer entre individus (Epidexipteryx) ou des organes permettant le vol planévol plané, parfois à l'aide de quatre ailes (Protopteryx).