活鳄鱼揭示了为什么幼年化石可以欺骗分类方法

这些CT扫描图像展示了一只中国短吻鳄幼崽（上图）和美洲短吻鳄（下图）的对比。这些图像展示了这两种动物在生命周期中存在的细微物种特异性差异。图片来源：詹姆斯·纳波利

（神秘的地球uux.cn）据石溪大学：化石的发现是令人振奋的时刻，有时会让世界认识几百万年前存在的古老哺乳动物或恐龙。但古生物学中长期存在的问题是化石往往不完整，某些物种之间的细微差异，加上动物成长过程中可能发生的重大变化，使物种鉴定变得复杂。本月发表在《古生物学》杂志上的一篇论文为正确识别古代动物化石的新方法奠定了基础，这对脊椎动物古生物学具有重要意义。

该研究由古生物学家詹姆斯·纳波利撰写，他是石溪大学文艺复兴医学院（RSOM）解剖科学系的研究讲师，描述了一项实验，旨在确定古生物学家常用的物种鉴定指南和统计测试是否能区分美洲短吻鳄和中国短吻鳄——这两种活体大小不同但其他方面非常相似。

正确识别脊椎动物化石的挑战在于，随着所有生物的生长，它们的骨骼会发生显著变化。年轻动物和成年动物的外观差异极大，难以判断它们是否为同一物种，这一点古生物学家早已认识到。此外，由于无法亲眼目睹物种生长或测序其DNA，正确鉴定变得更加不确定，使得古生物学家在识别化石脊椎动物时更加谨慎。

纳波利测试的两种方法分别是几何形态测量学和个体发育的系统发育学分析，即生物从生命早期到成年阶段的发育历程。几何形态测量学利用三维地标坐标来量化骨骼的形状。个体发育的分支分析利用计算机算法重建进化树，构建物种生长阶段的分支图。这两种方法被科学家广泛用于分类幼年动物化石。

密西西比鳄鱼头骨（AMNH R 8058）背面A形;B，腹侧;C，后部;以及D，左侧视角。图片来源：古生物学（2026年）。DOI：10.1017/pab.2026.10105

Napoli的研究显示，这两种方法都未能准确重现活短吻鳄标本的分类。他们始终未能证明标本是不同物种，也未能将短吻幼崽化石与正确物种联系起来。因此，纳波利表示这些方法在化石分类上不可靠。

“在研究的那个阶段，我觉得或许无法识别这些幼年动物的化石，”他说。

但当纳波利深入分析数据时，他发现了隧道尽头的光明。他意识到，尽管鳄鱼随着成长会发生巨大变化，但某些特征类型却从未改变。这些特征也区分了两种短吻鳄，作为解剖学上的“指纹”，使科学家即使在非常年幼的动物中也能识别化石。

通过这项个体发育学研究，Napoli表明与血管、神经和鼻窦解剖相关的特征在生长过程中极不可能发生变化。

“我发现，区分这两种鳄鱼的一致特征，绝大多数是软组织解剖学的骨骼信号，如神经或血管，或者代表它们头骨的基本结构细节，比如不同类型的交错骨缝线，”Napoli解释道。“发育生物学解释说，这些特征是在胚胎发育的极早期就建立起来的，这也是为什么它们在动物生命后期不会改变。”

由于哺乳动物和爬行动物都遵循相同的原理——包括古老和灭绝的原理——这种发现和物种鉴定方法论适用于许多不同的动物群体。

例如，纳波利认为，如果科学家们在识别纳诺暴龙时采取类似的路径，可能会结束关于该恐龙是否为独立物种的争论，而无需他和同事们于2025年发表的“决斗恐龙”标本的发现。

他在论文中写道：“我提出了一个通用模型，用于未来化石记录中的分类假说检验，即两个标本是同一物种不同个体发育阶段的假说，可以通过发现无法合理归因于个体发育变异的性状差异来推翻。”

纳波利认为，古生物学家在分析化石时应更多关注不受个体发育影响的解剖特征，以正确鉴定物种。他认为，“随着这些新指南被古生物学家接受和使用，我们对化石记录的理解将发生重大变化。”

James G. Napoli，《解决脊椎动物古生物学中的“个体发生问题”》，《古生物学》（2026年）。DOI：10.1017/pab.2026.10105