恐狼并非真狼,最新基因线索揭示

这种已灭绝的巨型犬科动物是趋同进化的一个显著例子

Artist's rendition of a pack of dire wolves feeding on their bison kill

在北美洲西南部晚更新世的某个地方,一群恐狼(Canis dirus)正在啃食它们捕杀的美洲野牛,与此同时,一对灰狼(Canis lupus)正在靠近,希望能找到一些残羹剩饭。其中一只恐狼冲上前去与灰狼对峙,它们的对峙让人得以比较体型更大、头部更大、呈红棕色的恐狼及其体型较小的灰色近亲。

毛里西奥·安东;来源: “恐狼是古代新世界犬科动物谱系的最后遗存”,安吉拉·R·佩里等著,发表于《自然》;2021年1月13日 (https://doi.org/10.1038/S41586-020-03082-x)

恐狼是标志性的野兽。数千只已灭绝的更新世食肉动物已从洛杉矶的拉布雷亚沥青坑中被挖掘出来。由于电视剧《权力的游戏》,这种巨大的犬科动物甚至有幸成为焦点。但一项关于恐狼基因的新研究让古生物学家感到震惊:它发现这些动物根本不是狼,而是在北美洲进化而来的一支犬类谱系的最后遗存。

自从19世纪50年代首次被描述以来,恐狼就俘获了现代人类的想象力。它们的遗骸遍布美洲大部分地区,从爱达荷州到玻利维亚。著名的拉布雷亚沥青渗漏层记录了被困在沥青中的猎物如何引诱许多冰河时代的掠食者走向粘稠的死亡。恐狼焦油保存的遗骸揭示了一种令人印象深刻的猎手,身长可达六英尺,其头骨和下颚经过特殊演化,可以捕杀巨大的、挣扎的大型动物。尽管这些犬科动物显然已经进化到可以对付当时在美洲漫游的乳齿象、马、野牛和其他大型食草动物,但恐狼和今天体型较小的灰狼之间的骨骼相似性表明它们之间存在密切的亲缘关系。长期以来,人们一直认为恐狼在灰狼从欧亚大陆穿过白令陆桥之前就在北美洲安家落户了。现在,一些保存完好的DNA似乎正在从根本上改变这个故事。

这项于1月份发表在《自然》杂志上的新研究最初旨在了解恐狼的生物学基本知识。“对我来说,这一切始于我决定在美国各地进行公路旅行,收集恐狼样本,看看我们能得到什么,因为当时还没有人成功从恐狼样本中提取出DNA,”杜伦大学考古学家、研究合著者安吉拉·佩里说。与此同时,澳大利亚阿德莱德大学的遗传学家、共同作者基伦·米切尔也在尝试从恐狼遗骸中提取和研究古代DNA——其他最终合作进行该项目的实验室也是如此。


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研究人员的问题之一是恐狼与其他狼的关系。几十年来,古生物学家一直注意到恐狼和灰狼的骨骼有多么相似。有时很难区分它们。“我的直觉是,恐狼可能是灰狼的一个特化谱系或亚种,”米切尔说。

但新的证据讲述了一个不同的故事。初步的基因分析表明,恐狼和灰狼并非近亲。“我想我可以代表整个团队说,结果绝对令人惊讶,”佩里说。

在对5万至1.3万年前的恐狼化石的五个基因组进行测序后,研究人员发现这些动物属于一个更古老的犬类谱系。现在看来,恐狼是在美洲进化而来的,与来自欧亚大陆的灰狼没有密切的亲缘关系;灰狼和恐狼上次拥有共同祖先大约是在570万年前。研究人员表示,两者之间的高度相似性是趋同进化的一个案例,即不同物种由于生活方式相似而发展出相似的适应性——甚至外貌。有时,这种趋同只是粗略的,例如鸟类和蝙蝠都进化出了翅膀,尽管它们的解剖结构不同。在恐狼和灰狼的例子中,追逐大型食草动物以获取肉食的生活,导致两个不同的犬科动物谱系独立地产生了类似狼的形态。

“这些结果彻底颠覆了恐狼只是灰狼的体型更大的表亲的观点,”育空地区古生物学家格兰特·扎祖拉说,他没有参与这项新研究。事实上,两者之间的相似性导致灰狼被作为恐狼生物学和行为的代表,从群体动态动物嚎叫的声音。恐狼的新身份意味着许多先前的假设——甚至包括它在生活中的样子——都需要重新调查。“对化石骨骼中的古代DNA和蛋白质的研究正在迅速改写北美洲哺乳动物的冰河时代和更近期的历史,”扎祖拉说。

从技术术语上讲,新的发现意味着恐狼可能需要一个新的属名来表明它们不再是犬属的一部分,灰狼属于犬属。佩里、米切尔及其同事建议使用Aenocyon,意思是“可怕的狼”。但研究人员并不期望他们的发现会完全颠覆传统,Aenocyon dirus 很可能仍将被称为恐狼。“它们只会加入鬃狼之类的行列,这些动物被称为狼,但实际上并不是狼,”佩里说。

新的发现也为专家们对恐狼最终在最后一个冰河时代结束时消失的原因的思考增添了新的层面。数百万年来,这些掠食者已经专门在北美洲捕猎骆驼、马、野牛和其他食草动物。随着这些猎物来源的消失,恐狼也随之消失。“与作为适应典范的灰狼相比,”佩里说,“恐狼似乎在应对不断变化的环境和猎物方面远没有那么灵活。”

恐狼也没有留下超越其古代骨骼中腐烂的DNA的遗传遗产。尽管狼和郊狼等犬科动物经常产生杂交后代,但恐狼显然没有与今天仍然存活的任何其他犬科动物杂交。佩里、米切尔及其同事没有发现恐狼与灰狼或郊狼之间杂交的DNA证据。米切尔指出,恐狼在基因上与其他犬科动物是隔离的,因此“杂交无法提供出路”,因为恐狼可能无法与最近从欧亚大陆迁徙而来的狼产生可存活的后代。

到13000年前,恐狼正面临灭绝。扎祖拉指出,在欧亚大陆恶劣多变的环境中进化可能给了灰狼优势,“而又大又凶猛的恐狼在冰河时代末期在南加州放松警惕时被抓了个正着。”但听起来像是恐狼故事的结局,实际上只是开始。保存下来的基因表明,恐狼及其祖先在美洲做了超过五百万年的顶级犬类——而它们故事的早期篇章正在等待被改写。

本文的一个版本,标题为“可怕——但不是狼”,已改编收录在2021年4月刊的《大众科学》杂志中。

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