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作者：王海波 在当今的地球上最强大的物种无疑是我们人类。而从生物分类学上讲，我们人类属于哺乳动物。也就是说而今的世界是哺乳动物的世界。然而在6500万年以前，地球上最强大的统治者并不是哺乳动物，而是爬行动物恐龙。哺乳动物是怎样取代恐龙在地球上走向繁荣的呢？最新的科学研究揭示了哺乳动物更完整的进化树，发现哺乳动物最初出现的时间有两次，一次在1亿到8500万年前，另一次在5500万年前到3500万年前。 恐龙大灭绝 体型巨大，形态各异的恐龙一直吸引着人们的兴趣，很多描绘恐龙的书、电影逼真地再现了恐龙的形象。在两亿多年前遥远的中生代，大量的爬行动物在陆地上生活，因此中生代又被称为“爬行动物时代”，地球第一次被脊椎动物广泛占据。那时的地球气候温暖，遍地都是茂密的森林，爬行动物有足够的食物，逐渐繁盛起来，种类越来越多。恐龙是所有爬行动物中体格最大的一类，很适宜生活在沼泽地带和浅水湖里，那时的空气温暖而潮湿，食物也很容易找到。所以恐龙是当时地球上的统治者，但不知什么原因，它们在6500万年前很短的一段时间内突然灭绝了，今天人们看到的只是那时留下的大批恐龙化石。 关于恐龙灭绝的原因，人们仍在不断地研究之中。长期以来，最权威的观点认为，恐龙的灭绝和6500万年前的一颗大陨星有关。1980年在一个科学讨论会上，美国地质学家阿尔瓦雷茨等人根据他们的研究成果，形象生动地宣讲了一段发生在距今6500万年前的惊心动魄的故事：一个阳光灿烂的下午，烈日照耀下的热带灌木林中，许多不同种类和形态的恐龙平静地像往常一样或在湖边漫步，或在水中觅食；在森林的边缘，一只刚刚孵完卵的鸭嘴龙正在蛋巢边来回踱步；在一片开阔的原野上，一只霸王龙正准备扑向一只巨大的三角龙…… 突然，一声从来没有听到过的巨响打破了这个宁静的世界。一个直径几公里大的流星猛烈地撞到地球上。这一撞可了不得，相当于几万个原子弹威力的爆炸在顷刻间发生。这是一颗不期而至的小行星，与地球碰撞后产生的撞击力大得惊人，卷着尘埃的一个巨大的蘑菇云迅速升起，直冲天空，而后弥散开来，最后把整个地球都笼罩在里面。很快，恐龙就彼此看不见了，因为黑云遮天蔽日，白天也没有了阳光。这种恐怖的状况持续了一两年。植物的光合作用中断了，因而大量枯萎、死亡。吃植物的素食恐龙因此相继死去。以后，吃肉的恐龙也由于失去了食物而灭绝了。 这段故事是小行星撞击地球造成恐龙大绝灭学说的精华。后来不断地被许多科学家给予支持。有些科学家甚至认为地球在这个时期不仅经历了一次较大的行星撞击，而且还接连受到了许多次小一些、但是依然严重威胁生命的小行星撞击，其中可以证实的有在加勒比海和美国的衣阿华州发现的行星撞击的痕迹。 这一假说的证据还来自于在世界各地发现的6500万年前的沉积物中存在的一种氨基酸。这种氨基酸含有大量的铱元素，大量地存在于某些天体里，在地球上却根本不应该存在。这层富含铱元素的地层在北美洲、欧洲和澳大利亚的许多地区都被先后发现，在我国西藏的冈巴地区几年前也发现了这层含铱层。 有的科学家认为，这次爆炸使所有恐龙都灭绝了。但也有一些科学家认为，只有70%的恐龙在当时灭绝，其他的一些恐龙种类则勉强地躲过了劫难，可是在随后的几百万年里又逐渐绝灭了。后一种说法并非没有道理，因为在6500万年前的这次事件以后形成的地层里，仍有一些恐龙骨骼被发现。例如，美国新墨西哥洲6000万年前上下的地层中就曾经发现了恐龙的残骸。在阿拉斯加新生代的冻土带里，也发现过三角龙的化石。这些现象似乎说明，在这次小行星撞击地球引起的大爆炸以后，仍然有一些恐龙挣扎着生活了几百万年的时间，最后才因为不适应新的气候和新的环境而最终相继灭绝。 恐龙让出了其统治地位，哺乳动物迎来了繁荣的机遇，但是哺乳动物是如何走向繁荣的呢？新的关于哺乳动物进化树的研究给我们带来了新的认识。 和恐龙同行 许多古生物学家认为哺乳动物起源于5600万年前，但一项250年前的统计学技术促使研究人员改写了包括人类和所有其他分娩出生、完全发育的哺乳动物在内的哺乳动物的进化史，科学家近期在美国《科学》杂志上发表的新研究表明，哺乳动物有两个最古老的类群却出现于1亿多年前，当时地球上称为冈瓦纳大陆的巨型南方大陆正在分裂。哺乳动物的祖先和恐龙同期生活过。 传统上，研究人员是通过估测两个假定亲缘种之间某个特定特征（如四肢长度）或特定DNA序列的变异程度来绘制进化树的。然而，这些进化树却容易因采用的数据和分析技术不同而出现差异。因此，来自美国马里兰州美国国家癌症研究院的威廉?莫菲和爱德华多?艾兹里克与美国加州大学的马克?施普林格合作，将DNA证据与贝叶斯定理结合起来用以描绘哺乳动物进化树。这项技术发展于18世纪，可用来评价新信息对现有观念继续保持正确的几率所造成的影响。 研究人员报道说所有哺乳动物起源于现在的非洲，而不是起源于古代北方大陆。他们的分析表明，哺乳动物可以整齐地分为4个类群，但又有一些变动。例如，最古老的类群包括大象、土豚和蹄兔。另一类群包括犰狳、树獭和食蚁动物等。一些更为普通的哺乳动物：啮齿类动物、野兔和灵长类组成第三个类群，第四个类群由食肉动物、鲸鱼、牛和马等组成。该研究的合作者之一美国国家癌症研究院的斯蒂芬?欧布莱恩称这种新的分组形式得到了有关数据的强有力支持，科学家们澄清了哺乳动物主要类群之间的模糊关系，指出目前对人类、大鼠和小鼠基因组测序所得到的成就只不过稍稍涉及了哺乳类动物多样性的一点皮毛。 这个发现还存有争议，研究小组从他们的同事那里得到了各种各样的评论。美国密立根州立大学的古生物学家菲利普?金吉里奇就评论说：“他们关于较高级进化关系的论述看上去相当有道理，但是另一方面，他们对哺乳动物分化时间的确定看来还缺少证据。”在他看来，化石证据指向了完全不同的情况。要弄清楚，还需要更多的研究。 漫长的分化之路 恐龙走了，哺乳动物并没有立即繁荣起来，研究表明，哺乳动物是在恐龙灭绝后的相当长一段时间里才利用进化上的有利时机，迅速繁荣起来。 6500万年前突如其来的宇宙小行星撞击地球导致了恐龙和其他很多生物的灭绝，这就是生物进化史上著名的生物大灭绝事件，当时约75%~80%的物种灭绝。长达数亿年之久的恐龙时代在此终结，这次生物大灭绝事件最大的贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类，为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。今天哺乳动物的祖先才得到繁衍昌盛的机会。 在恐龙灭绝的时候，哺乳动物还非常小，介于鼩鼱和猫的体型之间。长期以来，人们持一种观点，认为由于恐龙灭绝，新哺乳动物因为有了更多的食物和栖息地而大规模繁殖，由此形成了一些新的物种。新的研究表明，在某种程度上，这种现象确实发生了，但是这些新形成的物种并没有留下后代。现代哺乳动物——如啮齿类动物、猫科动物、马、大象以及人类的祖先并没有在这个时期出现。相反，这些动物的祖先在是在1亿年前到8500万年前和5500万年前到3500万年前两个时间出现了大爆炸式的演化。 第一个进化时间是与先前通过哺乳动物DNA进行的研究结果是一致的，比采用化石研究得出的结论要早一些。第二次大爆炸出现的时间是通过化石记录得出来的。这些结论解释了为什么不能在那个时期找到现代动物的祖先——恐龙的灭绝并没有引发进化，这些动物的祖先依然很还原始。 科学家在近期出版的英国《自然》科学期刊上发表了他们的上述研究结果，他们发现，事实上，大多数哺乳动物，包括灵长类，啮齿类和有蹄类的祖先是在6500万年前的大灭绝之前就出现的，并且成功地躲过了这次大灭绝。直到大灭绝后的1000万到1500万年，存活下来的各个哺乳动物种系开始走向繁盛并多样化起来。有些哺乳动物确实从这次大灭绝中得到了好处，但它们和现存的哺乳动物关系较远，其中的大部分在随后的进化中灭绝了。 该研究的负责人认为，白垩纪末期生物大灭绝后哺乳动物爆炸式的增长并不是原来认为的短期就完成的，实际的时程长很多，这一发现也对原来认为白垩纪末期生物大灭绝对今天存在的哺乳动物的多样化有重要的直接影响这一假说提出了挑战。 科学家分析了40多个现存的哺乳动物种系，发现哺乳动物的多样化速度在白垩纪末期生物大灭绝后的白垩纪和第三纪的交接点处几乎没有改变，而不是原来认为的恐龙灭绝后哺乳动物多样化速度会加快。其他科学家认为这项研究成果打开了更好了解哺乳动物进化历史的大门，也迫使人们重新去研究影响较晚期哺乳动物繁荣发展的生态和其他因素。 超级进化树 这个研究小组包含了来自多个国家的科学家，由来自德国慕尼黑工业大学的欧拉夫?艾蒙德教授和来自英国伦敦帝国大学的安迪?波维斯教授，研究小组成员还包括来自澳大利亚、加拿大和美国的古生物学家、哺乳动物学家、生物进化学家等。他们绘成了最新的哺乳动物超级进化树。该进化树包括4510种现存的哺乳动物。他们对4510种哺乳动物进行了化石和分子水平的研究，研究包括的范围相当广，要知道今天已知的哺乳动物一共才4554种。这是第一次对现存哺乳动物进行的在几乎完整种群上的研究。 来自新西兰梅西大学的大卫?佩尼教授和马修?菲利普教授没有参与上述的研究项目，他们也在英国《自然》科学期刊上发表了他们的评论，他们认为绘制出这么大型的进化树有着深远的影响，其中用到的方法可以作为模型研究其它各种生物的进化树，比如鸟类，开花植物，无脊椎动物还有其他生物。 这两位教授还对鸟类的进化进行了相似的分析，在最近的《生物科学》期刊上发表了他们的研究结果。他们发现超过40种的鸟类躲过了导致恐龙死亡的大灭绝。而大多数古生物学家认为现在的鸟类起源于恐龙，所以从某种意义上说，恐龙在某种形式上也躲过了那次大灾难。 超级进化树的研究证实并进一步扩充了分子生物学家们的早期研究，证实大多数今天的哺乳动物起源于以1亿到8500万年前，但哺乳动物爆炸式起源的原因还不清楚。利用分子和化石数据，研究者在论文中说他们发现现存哺乳动物重要的进化事件发生在生物大灭绝之前和之后的很长一段时间，并不是只在大灭绝后。他们强调说分子和化石的数据给他们绘制的巨型进化树提供了不同的证明，也证明了同时使用这两种研究方法是非常有效的。研究者同时也说，为了解释哺乳动物为什么在恐龙灭绝后很久才繁荣起来，还需要更多的研究。 美国国家历史博物馆馆长、本项研究的负责人之一罗斯?迈克费总结说，以前古生物学家怀疑分子生物学家的研究结论，分子生物学家的研究表明今天的哺乳动物的祖先在恐龙灭绝前的白垩纪就出现了，但是白垩纪的哺乳动物化石太少，古生物学家认为这不能解释分子生物学家的研究结论。现在的新研究支持了分子生物学家的研究结论，让我们知道了现存哺乳动物的祖先确实很早就存在了，不过数目很少。 现在摆在科学家面前最大的问题是，为什么现存哺乳动物的祖先经历了那么长的时间才分化开来，我们对大灭绝后的宏观生态学还知之甚少，是不是大灭绝后的宏观生态学变化延缓了哺乳动物的分化？相信进一步的研究将给我们描绘出哺乳动物逐渐走向繁荣，最终成为现在地球统治者的壮丽画卷。 来源：《生命世界》 |
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