树懒攀上新的进化树

对古代基因的分析改变了研究人员对巨型树懒进化的预期

Sloth

哈伦地懒在西部科学中心的重建图。

莱利·布莱克

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


有时候,以树懒的速度看待科学的进化是有帮助的。

1990年,当迈克尔·克莱顿新出版的《侏罗纪公园》因为是“成人读物”而被我拒之门外时,从古代灭绝的生物中提取DNA似乎是一个遥不可及的可能性。 尽管已经从19世纪灭绝的斑驴(一种马)中提取了一些遗传物质,但找到更古老的DNA是更适合克莱顿科幻小说的场景。

三十年带来了巨大的变化。最初一批有争议的论文已经让位于整个古代DNA研究领域。(诚然,它已经找到了新的争议方式。) 我们可以直接从源头考虑猛犸象的毛皮颜色、尼安德特人基因组和剑齿虎DNA。我们仍然无法复活非鸟类恐龙,甚至无法在实验室里制造出剑齿虎,但古遗传学已经从遥远的科学可能性迅速发展成为一个独立的领域。


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科学是一项以人为首的努力,因此,古代DNA研究的普及和呈现仍然很大程度上以克莱顿的催化剂为框架。每个保存完好的猛犸象所面临的问题不是“我们能从动物的生活中学到什么?”,而是“我们什么时候能把它带回来?” 复活的前景不公平地主导了关于古代DNA可能告诉我们的讨论,以至于像猛犸象和尼安德特人这样的魅力物种往往占据了聚光灯。

正如我们想象的那样,巨型树懒通常在更新世期间沿着边线慢慢走动。没有它们,任何场景都是不完整的,但它们很少处于中心位置(以免过于好斗的剑齿虎给场景带来一些戏剧性)。所以请把这看作是对树懒应有地位的一点贡献。

树懒并没有完全灭绝。正如弗雷德里克·德尔苏克和13位合著者在他们的新研究中指出的那样,现存六种树懒物种属于两个独立的谱系,它们独立进化为生活在树上。它们的陆生亲戚和祖先都已灭绝,到目前为止,弄清楚谁与谁有关,主要依赖于骨骼解剖学。但是,德尔苏克及其同事研究了10种已灭绝树懒物种的线粒体基因组,以提出修订后的家谱。

从已灭绝的树懒中组装线粒体基因组本身就是一个壮举,这在30年前似乎是不可思议的,而这个新的路线图揭示了一些意想不到的转折。两种非常不同的地懒,被称为异爪地懒和短爪地懒,直到大约4400年前都可以在加勒比海地区找到,人们认为它们与今天的二趾树懒有一些联系。但是,基因结果表明,这些树懒是从一个更古老的共同祖先进化而来,这个祖先就像北美巨型地懒大地懒。

今天的三趾树懒也出现在一个令人惊讶的地方。过去,人们认为这些树懒与其他所有树懒都是分离的,专家称之为“姐妹群”。这基本上意味着它们是树懒,但不与其他任何树懒分组,因此形成一个外部谱系。但是,新的研究发现,三趾树懒与著名的大懒兽和大地懒属于同一个科。今天行动迟缓、戴着强盗面具的三趾树懒属于一个包含有史以来一些最大地懒的群体。

分子结果与仅凭骨骼部分得出的结果不符。研究人员报告说,原因在于树懒显然反复进化出非常相似的性状。这被称为同形,在进化图中,如果两个远亲动物碰巧进化出相似的性状,就会使它们看起来像近亲。分子结果表明,这就是树懒历史上各个部分发生的事情,基因线索提供了一个非常不同的画面。这并不是说这两种方法必须相互冲突,而是说每种方法都会提出预测,然后由另一种方法进行测试。有了这个新的家谱,古生物学家可以回到树懒的骨骼,看看他们是否可以追溯不同树懒谱系如何一次又一次地进化出相似形态的解剖学途径。正如食肉动物反复进化出狼一样的形态和碎骨的形态一样,树懒也倾向于犁过相似的生态位,作为食草动物和食叶动物,将它们的身体磨练成解剖学的回声。

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