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2013年2月26日星期二

人类等哺乳类祖先或是小型有蹄兽

纽约时报中文网

人类和其他哺乳动物的共同祖先可能是一只大致上老鼠大小的动物,体量不超过半斤,有毛茸茸的长尾巴,而且以昆虫为食。

在一项有关哺乳动物系统树的长达六年的综合研究中,科学家确定并重现了他们称之为该树最丰富而且多样的分支的最可能的共同祖先,这个分支上的动物在子宫里通过胎盘养育后代。研究结果似乎支持这样一种观点,即在大约6600万年前的全球物种大灭绝中,只有非鸟类恐龙全部灭亡,哺乳动物才有机会繁荣发展。

Illustration by Carl Buell

一幅艺术家创作的有胎盘类祖先。研究者称,这只以昆虫为食的小型动物最有可能是很多哺乳动物的共同祖先,这些种类的哺乳动物属于哺乳动物系统树中最丰富多样的亚纲。

科学家一直在寻找这样一个共同的系谱连接,他们在化石记录中一个无足轻重的样品上找到了它:学名为Protungulatum donnae的原始有蹄兽,这个物种此前鲜为人知,所以没有通俗的名字。但正如研究人员于周四发表在《科学》杂志上的报告中所指出,该物种具有胎生的几个解剖学特征,其存在先于所有的胎盘哺乳动物,是5400多种现存物种——从鼩鼱到象、从蝙蝠到鲸、从猫到狗,乃至人类——的祖先。

一组研究人员称,该发现为搞清早期哺乳动物的形态和时序提供了重要的见解,也演示了一个新的系统作为演化生物学工具处理大量化石和基因数据的能力。预期在未来数年里,这一强有力的新技术将被广泛用于植物、昆虫、鱼类以及鸟类的类似研究。

艺术家用画笔给这个动物增添了一点姗姗来迟的声望,它看上去一点不像这么多哺乳动物的祖先。(但是不包括有袋类动物,比如袋鼠和负鼠,也不包括单孔目动物和产卵哺乳动物,比如鸭嘴兽。)

该项目的一名带头人和报告的主要作者、长岛石溪大学(Stony Brook University)的莫琳·A·奥利里(Maureen A. O'Leary)写道,基因数据和解剖学数据表明,该物种出现在白垩纪末期大灭绝之后的20万年到40万年间。那时,温顺动物取代了大型食肉动物(如霸王龙),快速占领了地球。

奥利里说,那之后的200万到300万年间,现代胎盘哺乳动物目的早期成员大量出现,以至于研究者们开始用爆炸模型描述哺乳动物演化。这个共同祖先出现的时间比仅靠基因数据估计出的时间晚了逾3600万年。

尽管一些小型的原始哺乳动物生活在白垩纪大型爬行动物的阴影下,但科学家没有找到证据来支持一个早前的假说,即多达39个哺乳动物谱系从那个时期存活下来,进入了大灭绝之后的世界。他们说,只有胎盘哺乳动物的干谱系似乎挺过了大灭绝的灾难,这场灾难和小行星撞击地球后的气候变化有关。

研究小组通过把化石证据与DNA编码的基因数据相结合,判别了该共同祖先在早期胎盘哺乳动物中的地位。科学家发现,这个原始有蹄兽具备一些与足期胎生有关的特征,它有双角子宫和胎盘,母血经胎盘与围绕胚胎的细胞膜密切接触,就像人类一样。

科学家说,由于这个祖先出现的时间相对较晚,因此否定了有人曾提出的一种推测,即大约1.2亿年前冈瓦纳超大陆(Gondwana)的分裂,是哺乳动物多样化的一个直接因素。该共同祖先的证据是在北美洲发现的,但这个动物也可能在其他大陆上存在过。

这个发现所用的数据库叫MorphoBank,公众可以访问该数据库,有用来分析迄今最大的现存和已灭绝哺乳动物图片和数据的先进软件。"数据库帮助我们更好地发挥自己的专长,"解剖学家奥利里在一次采访中说。

约翰·R·威布尔(John R. Wible)是匹兹堡卡内基自然历史博物馆(Carnegie Museum of Natural History)的哺乳动物部主任,也是这个研究项目的22名成员之一。他说,"分析4500种特征的力量"让科学家能够探索"哺乳动物解剖学的所有方面,从头骨和骨架到牙齿、内脏、肌肉,甚至毛皮形态",来确定共同祖先可能的模样。

这项研究主要由美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助,是其"构建生命之树"项目(Assembling the Tree of Life)的一部分。其他科学家来自石溪大学、美国自然历史博物馆(American Natural History Museum)和卡内基博物馆,也有来自佛罗里达大学(University of Florida)、田纳西大学查塔努加分校(University of Tennessee at Chattanooga)、路易斯维尔大学(University of Louisville)、加州波莫纳的健康科学西部大学(Western University of Health Sciences)和耶鲁大学(Yale University)的研究者,以及来自加拿大、中国、巴西和阿根廷的研究者参加。

约翰·盖特希(John Gatesy)是加利福尼亚大学河边分校(University of California, Riverside)的一名演化生物学家,他熟悉这项研究,但不是报告作者。他说,这个共同祖先的复原"很合理,也很酷"。他说,研究者们"用他们极其庞大的分析推测出这个最早的胎盘哺乳动物的形态,如果把这种方法用在生命树更多的分支点上将会很有意思",包括寻找土豚、大象和海牛等的早期祖先。

但盖特希说,把胎盘哺乳动物的出现时间定在白垩纪之后"肯定会引起争议,因为这比根据分子钟估计出来的时间要晚得多,并意味着位于生命树底部的、用分子钟估算出来的长分支可能会被缩短。"

Sent with Reeder

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