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Nature:两项科研解析早期哺乳动物的进化分类特征

作者:小编 来源: 日期:2017/12/8 15:49:24 人气:

  长期以来,我们都认为远古的哺乳动物是相类似的,进化到了后来才慢慢开始分化出差异。近期,两项新的科研结果表明,远古哺乳动物也有进化上的差异,新发现的侏罗纪时代化石告诉我们,我们所认为的动物间的进化分化可能还要再更早一些。

  样本古老而破碎,种系发生分析错综复杂,使得早期哺乳动物进化长期以来成为科学争论的热点。现在,两个新发现的侏罗纪时代化石似乎使得问题更进一步的复杂化,表明在数千万年前哺乳动物起源就有可能相异。

  科学家研究小组在8月7日的《自然》(Nature)告称,他们挖掘出了这些化石。两份标本均是几近完整的 haramiyids (一种因颌骨和牙齿而闻名于世的早期哺乳动物样生物)骨骼,估计有 1.6 亿年的历史。尽管骨骼遗物表明这些动物可能有亲缘关系,但它们的骨骼却显示出显著不同的特征。

  哺乳动物的种系发生非常复杂。科学家正在试图解析发生于远古的事件相关的化石通常都比较小,难于找到,且往往是不完整的。但这两具新发现的骨骼恰恰是高质量的样本,它使得科学家们能够对比并增进我们对哺乳动物起源相关复杂进化模式的基本了解。”由于它们具有啮齿类动物样的牙齿,有些研究人员将haramiyids 与多瘤齿兽类动物(Multituberculates)联系到一起。

  在第一项研究中,来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的孟津(Jin Meng)和他的同事们描述了居住在树上的短面Arboroharamiya ,这一haramiyids 确实与多瘤齿兽类动物相关,表明哺乳动物有可能起源于2亿多年前的晚期三叠纪(late Triassic)。

  而在第二项研究中,来自大学的罗哲西(Zhe-Xi Luo)和沈阳师范大学的同事,描述了陆地栖息、具有原始颌骨和踝骨,看似与多瘤齿兽类动物无关的Megaconus 。与Arboroharamiya 化石比较,Megaconus 标本与最近的哺乳动物起源相一致,大约距今1.76-1.61 亿年前。

  在哺乳动物起源反映的进化模式上,两项研究具有完全不同的影响。大约在三叠纪末期的早期起源与大多数总体上赞同哺乳动物相当长时间起源的研究密切一致。而罗哲西和同事们的研究则更符合传统的古生物学研究,现代哺乳动物的起源时间更晚一些。由于缺乏一个或一组可用于推断种类关系的特征,很难确定哺乳动物的起源。让情况变得更为复杂的是,早期哺乳动物进化有可能着趋同演化(homoplasies)并非起源于共同的祖先,性状进化具有相似性。

  罗哲西表示:“最困难的挑战之一,是查明现代哺乳动物出现的原始条件。早期发生分歧的haramiyids ,可能无法充分代表现代哺乳动物进化的原始条件。每个早期哺乳动物谱系都具有自身的原始和衍生特征,它们彼此之间相互矛盾。这可能会给重建种系发生关系造成困难。”

  而孟津认为,调节Megaconus 、Arboroharamiya 和其他哺乳动物之间的关系,还需要其他的分析。“获得从到形态学重组的数据,我们将最终得到能够解释哺乳动物起源机制的。但即便是这样,我们也可能永远不会知道这一解释是否反映了哺乳动物起源真实的过程。”

  由我所、美国大学和波恩大学组成的课题组在我国宁城道虎沟距今约1.65亿年的中侏罗世地层中,首次发现原始形哺乳动物--“哺乳形巨齿兽”化石 (Megaconus mammaliaformis ) 。这一新发现以《侏罗纪哺乳形动物和最早期哺乳动物的演化适应》为题、于8月 8日在英国《自然》(Nature)发表。该论文是由我馆青年古脊椎动物专家周长付博士和伍少远博士、国际著名古哺乳动物学家大学罗哲西教授和波恩大学T. 马丁教授共同合作完成。

  哺乳类形态特征的起源可追溯至晚三叠世和侏罗纪的原始形哺乳动物化石。原始形哺乳动物的重要科学意义在于它们代表了哺乳动物最原始形态特征。这为追溯的哺乳动物的起源和最早期哺乳类宏观演化提供化石。原始形哺乳动物很少有保存头颅和肢体骨骼,更少有毛发保存成为化石。“巨齿兽”是最原始的小贼兽支系(Haramiyida)仅有的完整的头颅和骨骼,是这一类群化石的十分珍贵的重要发现。

  新发现的“巨齿兽” 体长约30公分,体重估计约250克.它的臼齿有多列的瘤齿,了杂食性和食草性。它下颌前臼齿发育一个大而弯曲的齿尖,表明有戳刺能力。 它的下颌式中耳以及原始的踝关节表明哺乳动物祖先型特征。但“巨齿兽“的臼齿已高度特化,具有愈合的高冠型齿根和上下牙齿颌精确咬合,表明原始形哺乳动物已有十分进步的齿形分异和食性的功能适应。“巨齿兽“的胫骨和腓骨的两端已经愈合,其骨骼特征类似于现生犰狳类或蹄兔类,特别是与非洲现生的岩蹄兔的地栖生活方式和习性近似,但“巨齿兽”的体型要比非洲岩蹄兔更“苗条”些。“巨齿兽“的后肢骨胳具有一个大的跗骨刺,很像现生哺乳动物鸭嘴兽的跗骨毒刺,这可能是为防御而具有的特征。

  新发现的“巨齿兽”骨架的周围多处保存有毛发印痕,腹部保存有裸露的皮肤褶皱;据此推测巨齿兽很有可能具有一个裸露的腹部,但目前还无法推测是否发育有育儿袋。毛皮和其它皮肤衍生物(如跗骨毒刺),了早期原始形哺乳动物已广泛具有哺乳类皮肤结构。

  我国东北部地区(包括东部和辽西)是世界上的原始哺乳动物化石的重要发祥地之一。该地区侏罗纪原始形哺乳动物化石的相继发现为研究全球哺乳动物起源与早期演化提供了宝贵的化石。2006年中、美古生物学家曾在道虎沟等地中侏罗世地层发现了原始哺乳动物“狸尾兽”等,但“巨齿兽”的肩胛骨较之更为原始、跟骨突很短、且该类群(小贼兽目)出现较早,其牙齿化石曾在欧洲距今约2.1亿年的晚三叠世发现。

  本次发现的“巨齿兽”的正型标本保存在我古生物博物馆。此次是我馆在国际权威学术刊物英国《自然》上发表的第3篇论文;近年来,我所还在《美国科学院院刊》(PNAS)、《古脊椎动物学报》(JVP)、美国《国际植物学》(IJBS)等发表多篇论文,曾入选“中国高校十大科技进展”和两院院士评选的“世界/中国十大科技新闻”。

  附二:以下为临沂大学地质与古生物研究所新闻稿:《我校第三次在英国《自然》发表科研》

  8月8日,英国《自然》发表了题为《一种新的树栖贼兽类了侏罗纪时期有冠类哺乳动物的多元分化》的研究新。该论文由我校地质与古生物研究所所长郑晓廷教授、王孝理博士和中科院古脊椎动物与古人类研究所毕顺东研究员,国际著名古哺乳动物学家、美国纽约自然历史博物馆孟津教授共同合作完成。这是我校继2011年和2013年3月以来第三次在英国的《自然》发表论文,标志着我校古生物研究水平已稳步进入国际先进行列。

  新发现的“金氏树贼兽”,估计体重约350克,体长35cm,是所知的迄今为止报道过的最大的贼兽。其齿系非常特殊,下颌与进步的多瘤齿兽相似,其颅后骨骼特征显示具有树栖习性。系统分析显示贼兽属于有冠类哺乳动物,表明了有冠类起源于晚三叠纪时期并且在侏罗纪发生分化,体现了中生代哺乳动物演化中存在许多趋同演化或逆转现象,是一个非常复杂的过程。

  近年来,我校古生物学科研究发展迅速。在短短4年多的时间里,成立了古生物研究所,建设了国土资源厅地质与古生物学重点实验室。这一平台为我校古生物学科的建设与发展提供了强有力的支撑。同时,也不断取得了多项重大科研,先后在英国《自然》发表3篇论文,在美国《科学》发表2篇论文,在《美国科学院院刊》(PNAS)等等发表多篇具有重大影响的学术论文,曾被美国《发现》评为2011年世界100大发现第30位。

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