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灵长类动物的祖先曾经生活在恐龙左右?科学家发现支持理论的新证据

灵长类动物的祖先曾经生活在恐龙左右?科学家发现支持理论的新证据

灵长类动物的祖先曾经生活在恐龙左右?科学家发现支持理论的新证据

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:AMY MCKEEVER 编译:石颐珊):已知最古老的灵长类的化石定年结果刚刚好落在超过6600万年前的大灭绝之后——意即有些灵长类的先祖生活在更古老的年代。

小行星于6600百万年前撞击地球而引发灾难性大灭绝事件后不久,一群呈现出攀树与食果倾向的哺乳动物开始兴起。由这些早期灵长类亲戚发展出的一条支系将会演化出最早的猿子,大猩猩、黑猩猩等类大猿,然后最终演化出人类。

科学家最近从一批数十年来都塞在博物馆抽屉里的特殊牙齿中找到了已知最古老的灵长类化石。其中一些牙齿的描述刚发表在《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)期刊上,它们属于麦基弗利普尔加托里猴(Purgatorius mckeeveri)这个新物种,它们是当代灵长类的娇小远祖,生活在6590万年前,距离终结白垩纪的大灭绝事件才不过10万年。

「这个研究重塑了我们对演化的视界。」研究第一作者格雷戈里.威尔森曼提拉(Gregory Wilson Mantilla)说,他是华盛顿大学的生物学教授,主要研究早期哺乳类。

这项发现支持下述理论:灵长类的先祖曾经生活在恐龙左右,并且不知如何在歼灭地球四分之三生命的大灭绝中存活下来。新研究中的两颗牙齿属于另一种同属普尔加托里猴属的已知物种Purgatorius janisae,它们同样生活在6590万年以前。既然这个时期同时存在两种古老的灵长类物种,在它们之前必定还有其他未知的动物。

「同时存在两个物种,这件事的关键之处在于它将这个族群的起源拉到更久以前。」玛丽。西尔科克斯(Mary Silcox)说,他是多伦多大学的古生物学家,并未参与研究。 「它们一定有什么源头。」

博物馆抽屉里的古老线索

2003年,威尔森曼提拉在翻看加州大学古生物学博物馆柏克莱分馆馆藏时看到一个装着古老牙齿的小瓶子,并把它们倒出来放在显微镜底下细看。这些牙齿形短而牙尖略圆,不属于当时还是研究生的他正在为博士论文寻找的任何哺乳类动物。

「哇!」他回忆起当时的想法,「它们一定是我们还没记录过的新东西。」

这座博物馆里的化石耗费一生也无法穷尽,化石藏品被摆放在一列又一列抽屉中塞满数十甚至数百件化石与碎片的橱柜之中。藏品总合达数10万件。

研究共同作者,已故古生物学家威廉.克莱门斯(William Clemens)挖出了这些馆藏中的上至5万件标本,包括新近描述的普尔加托里猴牙齿。克莱门斯是个多产的化石猎人,专精于小型哺乳类的演化,他于1970年代开始在美国蒙大拿州东北部的地狱溪组(Hell Creek Formation)进行发掘。

「其他古生物学家会在一个特定区域花上一或二或五年,把最上层的好东西捞走,然后前往下一个新地点。」威尔森曼提拉说,他是克莱门斯在2002年退休以前的最后一个学生。 「比尔(威廉的昵称)的取径不一样。」

克莱门斯对地狱溪社区的喜爱可能是让他在数十年间不断回返的部份原因。他每次调查的开端都是在拥有那块地的牧场主人家里啜饮冰茶。不过这个地区的化石也具有世界级难以抵御的引力——「那些可以在地狱溪地区找到解答的问题。」威尔森曼提拉说。

地狱溪组对于了解非禽类恐龙为何灭绝以及此后生命如何演化至关重要。此地的岩石保存了地球生命从大灭绝前两百万年至其后一百万年之间的时间线——世界上仅有少数几个地点能同时找到大灭绝前后的化石。

1980年小行星撞击导致恐龙灭绝的理论出现,而克莱门斯抱持怀疑。他相信恐龙当时已经开始衰亡,并且论证其他因素,例如渐增的火山活动与气候变迁,在灭绝事件中扮演的角色也值得考虑。而他的论述也有助于形塑出延续至今日的争论。

克莱门斯希望藉由研究小行星撞击如何影响生活在恐龙周围的其他动物来梳理出6600万年前发生了什么事。 「所以他建构出这座巨大的化石图书馆,用以研究这个脊椎动物与生物史上的转折点。」威尔森曼提拉说。而他在这座化石图书馆中村存放了用以揭晓我们自身物种演化起源的关键线索。

追溯灵长类系谱

论及灵长类起源,科学家分作两支学派。有些人相信这个演化分支始于距今约5600万年前,因为此时的化石纪录中出现了和当代灵长类具有同样关键特征的动物。其他人则认为应该向更久以前探究。

后者将灵长类的系谱追溯至更猴目(plesiadapiforms),这是一群由超过140个古老物种组成的哺乳动物,它们有着与现在的灵长类相似的牙齿与骨骼,适合磨碎水果并在树枝之间移动。由于这些古代动物缺乏如现生灵长类一般朝向前方的双眼与巨大的脑,学者仍在争论更猴目能否算作真正的灵长类。

「我想要试着了解灵长类的起源。」史蒂芬.切斯特(Stephen Chester)说,他是纽约市立大学布鲁克林学院的生物人类学家,也是新研究的共同作者。 「我对于研究显然绝对是灵长类的东西比较没兴趣。」

1965年,一支团队发现了一些化石牙齿,它们将成为更猴目中最古老的一个属:普尔加托里猴属(Purgatorius)。这些牙齿的定年落在6300万年以前,而稍晚的化石发现又将这个属的存在时间推至6500百万年以前。

不过科学家向来怀疑普尔加托里猴更加古老。演化模型与当代灵长类的遗传研究显示最早的灵长类亲戚起源于大约8150万年前的白垩纪——然而由于这个时期的化石稀缺,古生物学家不可能验证这个理论。

当切斯特在2009年的古脊椎生物学会年会上第一次遇见克莱门斯时,科学家已找到的普尔加托里猴证据仅有牙齿和下颚的碎片。克莱门斯得知切斯特对这个属有兴趣之后即邀请他在博物馆馆藏中搜索标本。

「有时候这个领域的人会将手上的化石收着不让其他人研究,」切斯特说:「但是比尔却相反,他将他的收藏开放给一个因为能和他合作而非常兴奋的年轻研究者。」

2012年,切斯特从显微镜底下辨识出一块小小的化石碎片正是普尔加托里猴的踝关节。他和克莱门斯与另两位同僚于2015年发表的研究分析了这块关节的能动性,并且揭露这种动物大概可以有效地在树间移动。

「那是我和普尔加托里猴之间最早的灵光乍现的片刻之一。」切斯特说。

兴旺于后灭绝世界之中

到2018年以前,威尔森曼提拉都在责怪自己明明已经找到了另一件重要的普尔加托里猴发现,却没有付诸行动。虽然他在2003年找到这些化石牙齿以后,克莱门斯就已经同意协助研究,但是人生总是充满障碍——例如写论文、做博士后研究,以及找工作。

「我担心有人会抢先我们发表,」他说:「有人可能会描述比我们手上的更老的化石,或他们可能会找到同一个物种的牙齿然后描述它。」

不过威尔森曼提拉最终还是准备好要撢掉他早先起头的草稿上头积的灰尘了。他向切斯特寻求合作,以分析这些新化石。

他们使用一种叫做放射性碳定年的技术来​​测量已知衰变率的化合物是否存在,研究人员因此得以将这些标本摆进6600百年前的白垩纪终点之后的第一个10万年以内。这个结果使它们成为最古老的灵长类化石。

在仔细检查地狱溪组出土的各式普尔加托里猴下颚骨碎片以后,团队有信心他们已经辨识出已知物种Purgatorius janisae以外的另一个新种。他们将新物种命名为麦基弗利尔加托里猴(Purgatorius mckeeveri),以感念蒙大拿州的一户畜牧人家让克莱门斯与同事们在他们的土地上发掘。

这个时期同时存在两个物种即表示更猴目这支系谱有往回延伸进白垩纪。如果事实如此,后续问题即是我们的祖先如何在大灭绝事件中存活下来。研究人员已经开始调查这些早期灵长类如何被周遭地景所影响,那个环境有着顶级掠食者如霸王龙,以及巨大草食动物如三角龙,还有扩散与多样化进行地特别快速的开花植物。

科学家向来假设将早期灵长类与其他哺乳类分开的其中一项特色即是偏好水果的食性。在这篇新研究中,学者将早期灵长类的饮食与其他生活在周遭的动物相比。

「如果我们要思考灵长类在所处环境中所扮演的特定角色,你就必须将它们放进和其他动物一起生活的脉络之中,」西尔科克斯说:「在这一点上,这篇论文做得比任何前人都要更好。」

普尔加托里猴的牙齿不像当时许多小型哺乳类用来咬碎昆虫外骨骼的牙齿一样长而尖,它们的牙齿相对短且牙尖偏圆,适合磨碎水果和其他植物。切斯特于2015年发表的研究也指出这些早期灵长类可能可以在躲避地面掠食者的同时采集树上偏好的食物。

这时期的果实相对较小,威尔森曼提拉说——大概如莓果般大小,成串结在树枝末端。水果的尺寸在大灭绝之后增大,普尔加托里猴的亲族也在同一时期爆炸性成长。白垩纪后大约32.8万年至84.7万之间,更猴类已经高度多样化并且扩散至现在的北美洲,并且占了地狱溪地区动物群的百分之25。

「这是个共同演化的故事,这时候的植物开始向灵长类推销果肉更多且种子较大,适合当做点心的果实,」切斯特说:「然后这些灵长类就能在移动于树梢之际(经由粪便)传播种子。」

树梢生活可能也刺激灵长类演化出和当代猿猴紧密相关的特征,诸如跳跃的能耐与朝向前方而有助于测量枝干间距的双眼。 「这些看起来像是第二阶段,」切斯特说:「它们得先爬上树并且有办法从树梢摘取果实。」

但是更猴类和稍后演化出的灵长类之间依然缺了一环——某些能够连结两者的未知动物。 「运气好的话,我们能在我有生之年找到一种,」切斯特说:「或者我们能找到证明我们大错特错的化石。」

原始灵长类

灵长类的演化依然充满待解的谜团——包括这支系谱的起源与这些貌似松鼠的攀树动物如何演化成现在的类人猿。

有些谜团的解答或许呼之欲出。目前已有记载的普尔加托里猴化石仅约百件,然而克莱门斯还从地狱溪挖出了另外1500件尚待研究的牙齿与颔骨碎片。

切斯特和威尔森曼提拉计画以李基基金会(Leakey Foundation)的研究经费研究这些化石,并且进一步从柏克莱博物馆的藏品中搜寻普尔加托里猴其他部位的骨头。

「我们似乎正在缓慢地填起这道鸿沟,」切斯特说:「我们只有一点零星的标本,或者你可以说是一些碎片,但是我们正由此开始建构出更大的图像,以期更加了解灵长类的早期演化史。」

然而他们损失了一位重要合作伙伴。 2020年11月7日,克莱门斯在他们的联名研究出版前几个月因癌症过世,享年88岁。

不过威尔森曼提拉——他现在会带自己的学生去地狱溪了——说后续研究将会延续他恩师的遗志。 「如果没有他的努力和知识,这些都不可能发生。」

「他是真正的英雄,」切斯特补充道:「他不只学识渊博,为人也非常亲切,愿意花时间指导学生。比尔对这个领域的影响不仅在于他个人的科学贡献,也在于他训练出了这么多现在仍在活跃的杰出古生物学家。」




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