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在中国新发现的两个相互关联的原始哺乳动物化石表明,现代哺乳动物广泛的生态多样性在1.6亿多年前就有先例。
拥有攀爬用的爪子,吸食树汁的牙齿,Agilodocodon scansorius是目前知道的最早的树栖哺乳动物类型(现代哺乳动物灭绝已久的亲属)。另一个化石,Docofossor brachydactylus是已知最早的地穴哺乳动物类型,它具有多个类似非洲金鼹鼠的特征,例如铲子状的爪子。Docofossor也具有明显的类似现代哺乳动物的遗传骨骼特征,这表明这些遗传机制在现代哺乳动物崛起之前就开始运作了。
这些发现分别由2月13日发表在Science上两篇文章报道,一篇来自芝加哥大学,一篇来自北京自然科学历史博物馆。
“最早的哺乳动物像现代哺乳动物一样,具有多样的摄食和运动适应性”,芝加哥大学机体生物学和解剖学教授,两篇论文共同的作者,罗哲西教授说,“今日哺乳动物成功的基石似乎由来已久”。
Agilodocodon和Docofossor提供了强有力的证据,表明树栖和地下生活的生命形式早于哺乳动物的进化,最终进化成哪些真正的哺乳动物。这两个鼩鼱大小的生物,哺乳动物或柱齿兽目的成员,对于它们各自的生存环境具有独特的适应性。
Agilodocodon生活在大约1.65亿年前,具有弯曲角质爪的四肢和合适的四肢比例,都是生活在树上和丛林中哺乳动物典型的特征。铲型的前门牙用于啃咬树皮,适于取食树胶和树汁。这些特征都跟现代猴类的牙齿类似,也是最早植食性哺乳动物的证据。
Agilodocodon还具有发达而灵活的肘部、腕部以及踝关节,让它可以更好的运动,这是所有攀爬类哺乳动物的特征。
“手指和肢体骨骼尺寸与现代树栖动物的相吻合,门牙是它们取食树汁的证据”,芝加哥大学研究生,该研究的合作者David Grossnickle说,“这些树栖适应性在哺乳动物的历史长河中出现的如此早是很惊人的,这表明在真正的哺乳动物出现之前,至少一些已灭绝的哺乳动物亲属利用了显著进化的植食性生态位”。
大约生活在1.6亿年前的Docofossor,具有跟现代非洲金鼹鼠非常类似的骨骼结构和身体比例。它具有用于挖掘的铲装手指,典型的草地下动物所具有的短而宽的上臼齿以及显示着地下运动的伸展姿势。
Docofossor指上减少了骨段,从而具有短而宽的趾,这为挖掘类哺乳动物提供了进化上的优势,非洲金鼹鼠具有几乎相同的适应特征。这一特征是由于进化过程中,骨关节融合造成的,这一过程由基因BMP和GDF-5影响。由于许多结构上的相似性,研究人员猜想,这种遗传机制可能在早期哺乳动物的进化中发挥着类似的作用,如Docofossor的例子。
Agilodocodon和Docofossor的脊柱和肋骨也显示出在现代哺乳动物中看到的基因影响的证据。Agilodocodon在胸椎和没有肋骨的腰椎之间有明显的边界。然而,Docofossor从胸椎到腰椎的演变却是渐进的。这种在现代哺乳动物中看到的胸椎到腰椎的演变模式,已经知道由基因Hox 9-10和Myf5-6调节。这些古老的哺乳动物类型具有相似的发展模式,这证明这些基因网在真正的哺乳动物进化之前就以相似的方式发挥作用。
“我们相信Docofossor缩短的趾骨跟现代金鼹鼠一模一样,很可能也是由BMP和GEF引起的”,罗教授说,“我们可以提供化石证据证明,导致现代哺乳动物骨骼发育多样性的基因模式,可以一路追溯到侏罗纪的哺乳动物”。
早期的哺乳动物一度被认为在恐龙盛行的中生代少有机会多样化。而然,Agilodocodon和Docofossor以及包括Castorocauda(罗教授和他的同事描述的一种捕食哺乳动物的游泳鱼类)在内的其它许多化石都提供了强有力的证据,表明尽管有来自恐龙的竞争,远古哺乳动物还是适应了广泛生存环境。
“我们知道,现代哺乳动物是很多样的,但是目前还不知道早期哺乳动物是否以同样的方式多样化”,罗教授说,“这些新化石可以证明早期哺乳动物确实具有广泛的生态多样性。就像之前所认为的一样,恐龙似乎没有主宰中生代”。