这似乎是一个合理的想法:一颗巨大的小行星在 6500 万年前撞击了尤卡坦半岛,消灭了恐龙,并为哺乳动物取代它们成为地球上最高调的生命形式扫清了道路。这个理论被广泛接受,甚至连卡通片《辛普森一家》也思考过这个问题。
但一项长达十年的研究中发现的新证据挑战了这种长期以来的观点。这一发现是探索过去 1.6 亿年中所有现存(活着的)哺乳动物物种之间进化关系的一部分。
作为这个项目的一部分,来自五个国家(美国、英国、德国、澳大利亚和加拿大)的研究人员收集了分子证据(基于所有哺乳动物中发现的 66 个基因的进化)和化石记录进行比较,创建了一棵所谓的“超树”——一种特定谱系(在本例中为 4500 种现存哺乳动物)多样化的图表。他们发表在最新一期《自然》杂志上的研究结果表明,尽管现代哺乳动物的祖先在生物大灭绝期间就已经存在,但它们直到恐龙灭绝后大约 1000 万到 1500 万年才开始迅速进化。
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这项新研究源于伦敦帝国学院和佐治亚大学团队的初步努力。该项目从那时起迅速扩大,纳入了更多贡献者,直到从不同的来源拼凑出了一个完整的哺乳动物构造。
“我们完全期望我们会在 K-T 界线 [(从白垩纪到第三纪的过渡)]之后,当发生大规模灭绝事件时,找到 [哺乳动物多样化的] 顶峰,”该研究的主要作者、目前正在德国耶拿大学完成奖学金的进化生物学家奥拉夫·宾因达-埃蒙兹说。“当我们没有找到它时,我们立即回去检查了我们的结果。”
宾因达-埃蒙兹说,尽管超树在 K-T 界线处显示出一个峰值,但参与快速物种形成的动物现在大多已经灭绝——例如,包括类似啮齿动物的多瘤齿兽、一种称为安氏中兽的类似狼的牛以及类似灵长类动物但不是灵长类谱系一部分的近猴形类动物。
宾因达-埃蒙兹说,现代哺乳动物当前的祖先物种在 K-T 界线之前“确实存在”,并且根据超树,至少有 7500 万年的历史,“但是数量如此之少,它们不太可能形成化石。”他补充说,大约在 5000 万到 5500 万年前的始新世(3400 万到 5600 万年前)有一个时间点,当时哺乳动物开始迅速进化。
为了确定这些日期,研究人员比较了所有现存哺乳动物中发现的 66 个基因的序列。例如,人版本的细胞色素 b(根据宾因达-埃蒙兹的说法,这是最常测序的哺乳动物基因,与线粒体中的电子传递有关)可以与黑猩猩的版本进行比较。两种变体中该特定基因(加上其他 65 个基因)的变化数量可以让研究人员估算出分歧时间。这些分歧时间的估计是根据化石记录进行调整的——例如,如果分子证据表明两个物种在 8000 万年前发生分歧,但对已知化石的研究表明分裂发生在 6000 万年前,则使用后一个数字。
“这项研究中唯一真正有争议的部分是现存哺乳动物的目是否在晚白垩世早期[大约 9000 万年前]开始出现,”圣地亚哥州立大学的进化生物学家 J. David Archibald 说,他自己的研究支持它们可能在那个时期存在的结论。至于关于 K-T 界线处哺乳动物进化的发现,他认为新的分析清楚地表明需要重新制定之前关于恐龙大灭绝影响的观念。
“现在最大的问题是现代哺乳动物的祖先花了这么长时间才开始多样化,”纽约市美国自然历史博物馆的馆长、合著者罗斯·麦克菲说。“就好像它们在恐龙离开后才来到派对,但只是在它们所有的远亲玩得很开心的时候才徘徊在那里。”
研究人员推测,大气温度的飙升导致了更多的植物多样性,为哺乳动物提供了新的和丰富的食物来源。
宾因达-埃蒙兹说,总部位于伦敦的 EDGE(进化上独特且全球濒危)项目已经在使用超树,该项目旨在建立一份 100 种最需要保护的濒危动物名单。他说,超树可以用来确定一个物种的“进化独特性”。
例如,根据新的研究,印度北部和中国南部的濒危小熊猫与其最亲近的亲戚之间相隔 3900 万年。“有人可能会认为,拯救小熊猫可能比拯救可能在 100 万年前发生分化的濒危小鼠或老鼠更有价值,”宾因达-埃蒙兹说。