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哺乳动物在恐龙时代经历“爆发式”演化

据国外媒体报道,2亿年前,当恐龙家族即将进入大跨越发展之时,哺乳动物也正经历着被戏称为“演化大爆炸”的时期。

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在侏罗纪中期,即2亿年前到1.45亿年前,哺乳动物的体型、形态出现了巨大变化,并分化出了众多适应不同觅食环境和行动方式的种类。


早期的哺乳动物,如鸭嘴兽的祖先硬齿鸭嘴兽,以及形态类似老鼠的多瘤齿兽类,在2.52亿年前至2.66亿年前的中生代与恐龙共同生活在地球上。它们曾经被视为是小型的夜行性动物,以昆虫为食,然而过去十年的化石证据——尤其是来自中国和南美洲的化石——显示,这些动物分化出了多样的觅食和行动适应特征,包括滑翔、挖掘和游泳等。


为了确定新的哺乳动物形态出现的时间以及分化的速度,牛津大学的一个研究团队对中生代哺乳动物的骨骼和牙齿化石变化进行了大规模分析。通过计算整个中生代的演化速率,他们发现,哺乳动物经历了一段“爆发式”的演化,并在2亿年前至1.45亿年前的侏罗纪中期达到顶点。


“我们的研究显示,哺乳动物在侏罗纪中期‘试验’了不同的体形和牙齿类型,”研究主要作者、牛津大学地球科学系的罗杰·克罗斯(Roger Close)博士说,“这一时期的快速演变导致了许多独具一格的形态,在数千万年之后依然可以识别出来。”


该研究团队记录并统计了哺乳动物每隔100万年在体形或牙齿上出现的显著变化。结果显示,侏罗纪中期,在每个哺乳动物支系中,这类变化的出现频率增加到了每百万年8个。以演化出有胎盘类和有袋类的兽亚纲为例,它们在侏罗纪中期的演化速率比平均速率快了13倍;不过在侏罗纪晚期,兽亚纲的演化速率比平均速率慢了许多,尽管此时哺乳动物的物种数量出现了增加。


“我们不知道是什么引发了这场爆发式演化,”克罗斯博士说,“可能是因为环境的改变,抑或是哺乳动物获得了某种‘关键创新’——比如活胎产、温血和皮毛——使它们能够在不同的栖息地和多样的生态环境中活得很好。一旦高的生态多样性形成,创新的速率就会减慢。”


举例来说,多瘤齿兽类是一类形态类似老鼠的哺乳动物,它们的骨骼和牙齿在侏罗纪中期出现了许多非常大的变化。但是到了侏罗纪晚期,这类动物演化出了类似啮齿类动物的体形和特征性的牙齿。尽管演化出了数百个不同的物种,但是独特的牙齿特征一直保留了约1.3亿年,直到它们走向灭绝。


“这是‘适应性辐射’现象的典型特征,如著名的‘寒武纪大爆发’,”克罗斯博士说,“在侏罗纪,我们看到了大量古怪而奇妙的形态突然出现,之后这些物种经过‘筛选’,只有最成功的物种才能幸存。我们在该研究中所发现的正是哺乳动物自己的‘寒武纪大爆发’时刻,当时的演化实验没有约束,未来哺乳动物的形态可以随意取用。”


除了牛津大学的科学家之外,研究团队成员还有的来自澳大利亚的麦考里大学。该研究发表在近期的《当代生物学》(Current Biology)上。


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