哺乳動物是如何崛起的?1.25億年前,生活在中國的這些動物是關鍵
來源:北京科協
發布時間:2022-08-23
瀏覽次數:1488

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)

從(cong) 海洋中像魚類一樣生存的鯨魚,到天空中像鳥兒(er) 一樣飛翔的蝙蝠,再到地下像螞蟻一樣以一個(ge) 女王為(wei) 中心的裸鼴鼠,再到把目光投向地球以外的棲息地的人類。

這些無論從(cong) 長相和體(ti) 型,還是生活習(xi) 性上都有很大不同的動物都被稱為(wei) 哺乳動物,人類和鯨魚、蝙蝠、裸鼴鼠在基因層麵的差距比我們(men) 想象的要小很多,因為(wei) 所有哺乳動物都有血緣關(guan) 係。

圖:藍鯨

現在的哺乳動物分布全球,在地球上有著絕對的統治地位,但是和任何時代的“統治者”一樣,哺乳動物現在的成就也不是一蹴而就的。

那麽(me) ,哺乳動物是如何一步步奪取地球的“統治權”的呢?

圖:摩爾根獸(shou)

盤古大陸的分離

目前已知最古老的、可能算是哺乳動物的化石是摩爾根獸(shou) ,它們(men) 的體(ti) 型很小——比鼩鼱(qú jīng)還小一點,生活在大約2.1億(yi) 年前或者更久遠。

摩爾根獸(shou) 被歸類為(wei) 摩根齒綱動物,它隻是當時已經出現的幾種不同哺乳動物譜係中的一種,包括我們(men) 人類在內(nei) ,今天的所有哺乳動物都是當時幸存下來的其中一個(ge) 譜係的後代。

在20世紀60年代後期,有證據表明地球的陸地曾經是聚集在一起的巨大大陸——被稱為(wei) 盤古大陸。

盤古大陸,圖源:Fama Clamosa

大約 2.25 億(yi) 年前,盤古大陸開始分裂為(wei) 北部大陸——被稱為(wei) 勞亞(ya) 大陸,以及南部大陸——被稱為(wei) 岡(gang) 瓦納大陸

雖然哺乳動物的祖先和其它動物一樣被分離開來獨立發展,但是許多研究人員認為(wei) 幸存下來的是北部勞亞(ya) 大陸的早期哺乳動物。

這些幸存者在接下去的日子裏,伴隨著大陸之間的陸橋斷斷續續地向南遷徙,直到今天的澳大利亞(ya) 和南極洲都所有分布。

不過,在哺乳動物祖先開啟征途之前,它們(men) 在陸地上有一個(ge) 史詩級別的競爭(zheng) 對手,那就是恐龍。

在摩爾根獸(shou) 的年代,以及之後的1億(yi) 多年裏,陸地上的恐龍有著絕對的優(you) 勢,在恐龍的壓製下,哺乳動物過得並不如意。

另外,當時的海洋也是充滿危機,巨型鯊魚和海洋爬行動物四處遊動,作為(wei) 陸地進化的哺乳動物也絕無下海的機會(hui) 。

所以,當時的哺乳動物的體(ti) 型基本沒有超過貓的大小,大部分也隻是植食性為(wei) 主。

然而眾(zhong) 所周知,在大約6500萬(wan) 年前,一顆小行星撞擊了地球,恐龍的時代就此落幕,而氣候變化讓小體(ti) 型的動物更容易幸存下來。

毫無疑問,哺乳動物是這顆小行星引發的變革的受益者,但是和很多人想的可能不一樣,哺乳動物並非在6500萬(wan) 年之後才崛起的。

其實在那之前,哺乳動物現有的優(you) 勢特征就已經被進化出來,而且現有哺乳綱28個(ge) 目中至少有18個(ge) 目在恐龍滅絕前就已經出現了

所以,應該說小行星隻是幫助哺乳動物清除了障礙,讓它們(men) 更快地接管地球,而不是主要原因。

如果我們(men) 要討論哺乳動物如何崛起的,那隻能從(cong) 哺乳動物現有的優(you) 勢特征何時、以及如何出現的入手。

恒溫的身體(ti) 和骨骼的改變!

在恐龍出現的年代裏,動物們(men) 已經開始嚐試以恒定的溫度生存了,恐龍的體(ti) 溫很可能和現在的鳥類相似,而不是像其它爬行動物那樣冷血。

恒定的體(ti) 溫對於(yu) 動物而言會(hui) 有一些劣勢,比如它們(men) 需要更多的食物來保持體(ti) 溫,但是對於(yu) 陸地動物而言,優(you) 勢顯然更加明顯,它們(men) 的生存可以不被環境限製。

在陸地進化的哺乳動物最早的祖先明顯繼承了這一優(you) 勢,這個(ge) 是它們(men) 將來崛起的基礎因素,甚至可以說有了恒定的體(ti) 溫,哺乳動物在陸地生存已經算是有保障了

在接下來的億(yi) 萬(wan) 年裏,哺乳動物在巨型爬行動物的壓力下,它們(men) 頭部的骨骼發生了變化。

摩爾根獸(shou) 的頭骨和頜骨,圖源:Hemiauch

摩爾根獸(shou) 最重要的特征就是一塊小小的下顎骨,這是現代哺乳動物的形態,並與(yu) 爬行動物分離開來。

爬行動物的下顎是由幾塊骨頭組成的,而哺乳動物的是融合在一起的,這導致哺乳動物的下顎骨的其它部分可以向後遷移,並成為(wei) 中耳的小骨頭——耳骨,從(cong) 而讓哺乳動物擁有更好的聽力。

同時,伴隨摩爾根獸(shou) 下顎骨改變的還有牙齒,這是哺乳動物改進的另一項重大創新。

摩爾根獸(shou) 的上磨牙和下磨牙相互連接,這讓它們(men) 能夠把食物切成碎片,讓食物釋放更多的卡路裏和營養(yang) ,這是爬行動物所做不到的。

其實,無論是耳骨還是牙齒,這些特征的進化大概率都是因為(wei) 當時哺乳動物生存不易,更好的聽力很可能是為(wei) 了躲避強大的爬行動物,而更高的食物利用率可能是因為(wei) 它們(men) 得到的食物非常有限。

然而,顎骨的融合和耳骨的分離,最重要的作用並不是讓牙齒和聽力更好,它的關(guan) 鍵所在是讓哺乳動物的頭骨可以向兩(liang) 側(ce) 和後方擴展,從(cong) 而使哺乳動物能夠發育出更大的大腦,讓我們(men) 變得更加聰明

優(you) 秀的母親(qin) :胎盤出現!

相較於(yu) 其它動物,哺乳動物絕對是最優(you) 秀的母親(qin) ,所有雌性哺乳動物都對後代十分負責。

它們(men) 不會(hui) 隨意產(chan) 下幼崽,而是讓幼崽在子宮中發育很長時間,讓幼崽從(cong) 出生那一刻開始就可以更好地麵對危機。

即便幼崽出生後,它們(men) 也不會(hui) 不管不顧,而是會(hui) 哺乳很長一段時間,直到幼崽足夠強壯。

為(wei) 了讓基因延續,動物有兩(liang) 種選擇:它們(men) 要麽(me) 重點抓後代的出生率,要麽(me) 重點抓存活率

哺乳動物最早的譜係中可能有多種選擇,也很難判定哪種選擇更優(you) 秀,但是現在保留下來的隻有一種選擇——那就是盡量保證後代的存活率。

為(wei) 了保存活率,哺乳動物做了巨大的改變,這些改變目的很多時候是把幼崽盡可能地留在自己身邊照顧。

圖:鴨嘴獸(shou) 有古老的乳腺,但沒有乳頭

第一個(ge) 改變就是乳腺的出現。科學家認為(wei) 乳腺起源於(yu) 毛發根部的汗腺,汗腺和乳腺都產(chan) 生水、鹽和蛋白質,所有這些都是新生兒(er) 生存所必需的,很容易被開發利用。

雖然,有了乳腺可以很好地照顧幼崽,但是哺乳動物最關(guan) 鍵的大招還不是乳腺,而是胎盤

除了哺乳動物外,沒有一種動物能夠將胚胎長時間地保存在體(ti) 內(nei) ,這是因為(wei) 胚胎對於(yu) 母體(ti) 來說是異物——畢竟它的一半基因來自父親(qin) ,會(hui) 受到免疫係統攻擊。

古老的胎盤化石,圖源:Franzen/Sencke

但是胎盤可以將發育中的胎兒(er) 與(yu) 母親(qin) 的免疫係統隔離開來,從(cong) 而更好地利用母體(ti) 的營養(yang) 。

其實並不是所有哺乳動物都有胎盤,袋鼠那些有袋類動物就是沒有胎盤的,他們(men) 隻能讓胎兒(er) 更早出生,然後放進育兒(er) 袋中。

這帶來一個(ge) 至關(guan) 重要的限製,因為(wei) 有袋動物為(wei) 了能夠爬進袋子裏,會(hui) 很早就發育出前肢。

圖源:Frankfurt Zoo

我們(men) 可以想象一下,如果所有動物都需要最先發育出發達的前肢,那麽(me) 它們(men) 會(hui) 是什麽(me) 樣子呢?

答案很簡單,它們(men) 將永遠也得不到飛上天空的翅膀,以及在水裏遊動的鰭狀肢,以及其它所有靈活的特化前肢。

所以,胎盤的出現就已經意味著將來哺乳將麵向更多,更複雜的棲息地。

2002年,中國遼寧發現了最古老的胎盤動物的化石,並將其命名為(wei) 始祖獸(shou) ,從(cong) 命名上就不難發現,它是胎盤哺乳動物——準確地說是真獸(shou) 下綱已知最早的祖先。

圖:始祖獸(shou) 化石

始祖獸(shou) 的化石最少可以追溯到1.25億(yi) 年前,如果說更聰明的大腦是在2.1億(yi) 年前就已經注定了,那麽(me) 更加多樣化的可能在1.25億(yi) 年前就已經呈現了。

如果恐龍真的不滅絕的話,或許隨著時間的推移,更加“先進”的哺乳動物一樣可以取而代之。

隻是恐龍的滅絕確實加速了哺乳動物的崛起,在恐龍滅絕之後短短的27萬(wan) 年時間內(nei) ,哺乳動物就迅速發展,占領全球完全不同的棲息地,它們(men) 中的一些物種體(ti) 型也變得越來越巨大。

圖:中華曙猿

最後

上世紀末,中國的古人類學家們(men) 在溧陽縣(現在升級為(wei) 縣級市)上黃鎮發現了一係列古老的哺乳動物化石——包括4種高等靈長類動物,並把其中一種命名為(wei) 中華曙猿。

所謂曙猿,是因為(wei) 古生物學家認為(wei) 它是類人猿黎明前的曙光,其化石時間可以追溯到4500萬(wan) 年前,比已知任何類人猿的化石都古老。

這些擁有靈活的四肢、以及發達的大腦的類人猿在未來開啟了哺乳動物的全新篇章。

本文核心內(nei) 容主要來自《國家地理》雜誌:The Rise of Mammals. Rick Gore



歡迎掃碼關(guan) 注深i科普!

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。