作者：王海波

    在當(dāng)今的地球上最強(qiáng)大的物種無疑是我們?nèi)祟悺６鴱纳锓诸悓W(xué)上講，我們?nèi)祟悓儆诓溉閯?dòng)物。也就是說而今的世界是哺乳動(dòng)物的世界。然而在6500萬年以前，地球上最強(qiáng)大的統(tǒng)治者并不是哺乳動(dòng)物，而是爬行動(dòng)物恐龍。哺乳動(dòng)物是怎樣取代恐龍?jiān)诘厍蛏献呦蚍睒s的呢？最新的科學(xué)研究揭示了哺乳動(dòng)物更完整的進(jìn)化樹，發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物最初出現(xiàn)的時(shí)間有兩次，一次在1億到8500萬年前，另一次在5500萬年前到3500萬年前。

    恐龍大滅絕

    體型巨大，形態(tài)各異的恐龍一直吸引著人們的興趣，很多描繪恐龍的書、電影逼真地再現(xiàn)了恐龍的形象。在兩億多年前遙遠(yuǎn)的中生代，大量的爬行動(dòng)物在陸地上生活，因此中生代又被稱為“爬行動(dòng)物時(shí)代”，地球第一次被脊椎動(dòng)物廣泛占據(jù)。那時(shí)的地球氣候溫暖，遍地都是茂密的森林，爬行動(dòng)物有足夠的食物，逐漸繁盛起來，種類越來越多。恐龍是所有爬行動(dòng)物中體格最大的一類，很適宜生活在沼澤地帶和淺水湖里，那時(shí)的空氣溫暖而潮濕，食物也很容易找到。所以恐龍是當(dāng)時(shí)地球上的統(tǒng)治者，但不知什么原因，它們在6500萬年前很短的一段時(shí)間內(nèi)突然滅絕了，今天人們看到的只是那時(shí)留下的大批恐龍化石。

    關(guān)于恐龍滅絕的原因，人們?nèi)栽诓粩嗟匮芯恐?。長期以來，最權(quán)威的觀點(diǎn)認(rèn)為，恐龍的滅絕和6500萬年前的一顆大隕星有關(guān)。1980年在一個(gè)科學(xué)討論會(huì)上，美國地質(zhì)學(xué)家阿爾瓦雷茨等人根據(jù)他們的研究成果，形象生動(dòng)地宣講了一段發(fā)生在距今6500萬年前的驚心動(dòng)魄的故事：一個(gè)陽光燦爛的下午，烈日照耀下的熱帶灌木林中，許多不同種類和形態(tài)的恐龍平靜地像往常一樣或在湖邊漫步，或在水中覓食；在森林的邊緣，一只剛剛孵完卵的鴨嘴龍正在蛋巢邊來回踱步；在一片開闊的原野上，一只霸王龍正準(zhǔn)備撲向一只巨大的三角龍……

    突然，一聲從來沒有聽到過的巨響打破了這個(gè)寧靜的世界。一個(gè)直徑幾公里大的流星猛烈地撞到地球上。這一撞可了不得，相當(dāng)于幾萬個(gè)原子彈威力的爆炸在頃刻間發(fā)生。這是一顆不期而至的小行星，與地球碰撞后產(chǎn)生的撞擊力大得驚人，卷著塵埃的一個(gè)巨大的蘑菇云迅速升起，直沖天空，而后彌散開來，最后把整個(gè)地球都籠罩在里面。很快，恐龍就彼此看不見了，因?yàn)楹谠普谔毂稳?，白天也沒有了陽光。這種恐怖的狀況持續(xù)了一兩年。植物的光合作用中斷了，因而大量枯萎、死亡。吃植物的素食恐龍因此相繼死去。以后，吃肉的恐龍也由于失去了食物而滅絕了。

    這段故事是小行星撞擊地球造成恐龍大絕滅學(xué)說的精華。后來不斷地被許多科學(xué)家給予支持。有些科學(xué)家甚至認(rèn)為地球在這個(gè)時(shí)期不僅經(jīng)歷了一次較大的行星撞擊，而且還接連受到了許多次小一些、但是依然嚴(yán)重威脅生命的小行星撞擊，其中可以證實(shí)的有在加勒比海和美國的衣阿華州發(fā)現(xiàn)的行星撞擊的痕跡。

    這一假說的證據(jù)還來自于在世界各地發(fā)現(xiàn)的6500萬年前的沉積物中存在的一種氨基酸。這種氨基酸含有大量的銥元素，大量地存在于某些天體里，在地球上卻根本不應(yīng)該存在。這層富含銥元素的地層在北美洲、歐洲和澳大利亞的許多地區(qū)都被先后發(fā)現(xiàn)，在我國西藏的岡巴地區(qū)幾年前也發(fā)現(xiàn)了這層含銥層。

    有的科學(xué)家認(rèn)為，這次爆炸使所有恐龍都滅絕了。但也有一些科學(xué)家認(rèn)為，只有70%的恐龍?jiān)诋?dāng)時(shí)滅絕，其他的一些恐龍種類則勉強(qiáng)地躲過了劫難，可是在隨后的幾百萬年里又逐漸絕滅了。后一種說法并非沒有道理，因?yàn)樵?500萬年前的這次事件以后形成的地層里，仍有一些恐龍骨骼被發(fā)現(xiàn)。例如，美國新墨西哥洲6000萬年前上下的地層中就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了恐龍的殘骸。在阿拉斯加新生代的凍土帶里，也發(fā)現(xiàn)過三角龍的化石。這些現(xiàn)象似乎說明，在這次小行星撞擊地球引起的大爆炸以后，仍然有一些恐龍掙扎著生活了幾百萬年的時(shí)間，最后才因?yàn)椴贿m應(yīng)新的氣候和新的環(huán)境而最終相繼滅絕。

    恐龍讓出了其統(tǒng)治地位，哺乳動(dòng)物迎來了繁榮的機(jī)遇，但是哺乳動(dòng)物是如何走向繁榮的呢？新的關(guān)于哺乳動(dòng)物進(jìn)化樹的研究給我們帶來了新的認(rèn)識(shí)。

    和恐龍同行

    許多古生物學(xué)家認(rèn)為哺乳動(dòng)物起源于5600萬年前，但一項(xiàng)250年前的統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)促使研究人員改寫了包括人類和所有其他分娩出生、完全發(fā)育的哺乳動(dòng)物在內(nèi)的哺乳動(dòng)物的進(jìn)化史，科學(xué)家近期在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表的新研究表明，哺乳動(dòng)物有兩個(gè)最古老的類群卻出現(xiàn)于1億多年前，當(dāng)時(shí)地球上稱為岡瓦納大陸的巨型南方大陸正在分裂。哺乳動(dòng)物的祖先和恐龍同期生活過。

    傳統(tǒng)上，研究人員是通過估測兩個(gè)假定親緣種之間某個(gè)特定特征（如四肢長度）或特定DNA序列的變異程度來繪制進(jìn)化樹的。然而，這些進(jìn)化樹卻容易因采用的數(shù)據(jù)和分析技術(shù)不同而出現(xiàn)差異。因此，來自美國馬里蘭州美國國家癌癥研究院的威廉?莫菲和愛德華多?艾茲里克與美國加州大學(xué)的馬克?施普林格合作，將DNA證據(jù)與貝葉斯定理結(jié)合起來用以描繪哺乳動(dòng)物進(jìn)化樹。這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展于18世紀(jì)，可用來評(píng)價(jià)新信息對現(xiàn)有觀念繼續(xù)保持正確的幾率所造成的影響。

    研究人員報(bào)道說所有哺乳動(dòng)物起源于現(xiàn)在的非洲，而不是起源于古代北方大陸。他們的分析表明，哺乳動(dòng)物可以整齊地分為4個(gè)類群，但又有一些變動(dòng)。例如，最古老的類群包括大象、土豚和蹄兔。另一類群包括犰狳、樹獺和食蟻動(dòng)物等。一些更為普通的哺乳動(dòng)物：嚙齒類動(dòng)物、野兔和靈長類組成第三個(gè)類群，第四個(gè)類群由食肉動(dòng)物、鯨魚、牛和馬等組成。該研究的合作者之一美國國家癌癥研究院的斯蒂芬?歐布萊恩稱這種新的分組形式得到了有關(guān)數(shù)據(jù)的強(qiáng)有力支持，科學(xué)家們澄清了哺乳動(dòng)物主要類群之間的模糊關(guān)系，指出目前對人類、大鼠和小鼠基因組測序所得到的成就只不過稍稍涉及了哺乳類動(dòng)物多樣性的一點(diǎn)皮毛。

    這個(gè)發(fā)現(xiàn)還存有爭議，研究小組從他們的同事那里得到了各種各樣的評(píng)論。美國密立根州立大學(xué)的古生物學(xué)家菲利普?金吉里奇就評(píng)論說：“他們關(guān)于較高級(jí)進(jìn)化關(guān)系的論述看上去相當(dāng)有道理，但是另一方面，他們對哺乳動(dòng)物分化時(shí)間的確定看來還缺少證據(jù)。”在他看來，化石證據(jù)指向了完全不同的情況。要弄清楚，還需要更多的研究。

    漫長的分化之路

    恐龍走了，哺乳動(dòng)物并沒有立即繁榮起來，研究表明，哺乳動(dòng)物是在恐龍滅絕后的相當(dāng)長一段時(shí)間里才利用進(jìn)化上的有利時(shí)機(jī)，迅速繁榮起來。

    6500萬年前突如其來的宇宙小行星撞擊地球?qū)е铝丝铸埡推渌芏嗌锏臏缃^，這就是生物進(jìn)化史上著名的生物大滅絕事件，當(dāng)時(shí)約75%~80%的物種滅絕。長達(dá)數(shù)億年之久的恐龍時(shí)代在此終結(jié)，這次生物大滅絕事件最大的貢獻(xiàn)在于消滅了地球上處于霸主地位的恐龍及其同類，為哺乳動(dòng)物及人類的最后登場提供了契機(jī)。今天哺乳動(dòng)物的祖先才得到繁衍昌盛的機(jī)會(huì)。

    在恐龍滅絕的時(shí)候，哺乳動(dòng)物還非常小，介于鼩鼱和貓的體型之間。長期以來，人們持一種觀點(diǎn)，認(rèn)為由于恐龍滅絕，新哺乳動(dòng)物因?yàn)橛辛烁嗟氖澄锖蜅⒌囟笠?guī)模繁殖，由此形成了一些新的物種。新的研究表明，在某種程度上，這種現(xiàn)象確實(shí)發(fā)生了，但是這些新形成的物種并沒有留下后代?，F(xiàn)代哺乳動(dòng)物——如嚙齒類動(dòng)物、貓科動(dòng)物、馬、大象以及人類的祖先并沒有在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)。相反，這些動(dòng)物的祖先在是在1億年前到8500萬年前和5500萬年前到3500萬年前兩個(gè)時(shí)間出現(xiàn)了大爆炸式的演化。

    第一個(gè)進(jìn)化時(shí)間是與先前通過哺乳動(dòng)物DNA進(jìn)行的研究結(jié)果是一致的，比采用化石研究得出的結(jié)論要早一些。第二次大爆炸出現(xiàn)的時(shí)間是通過化石記錄得出來的。這些結(jié)論解釋了為什么不能在那個(gè)時(shí)期找到現(xiàn)代動(dòng)物的祖先——恐龍的滅絕并沒有引發(fā)進(jìn)化，這些動(dòng)物的祖先依然很還原始。

    科學(xué)家在近期出版的英國《自然》科學(xué)期刊上發(fā)表了他們的上述研究結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，大多數(shù)哺乳動(dòng)物，包括靈長類，嚙齒類和有蹄類的祖先是在6500萬年前的大滅絕之前就出現(xiàn)的，并且成功地躲過了這次大滅絕。直到大滅絕后的1000萬到1500萬年，存活下來的各個(gè)哺乳動(dòng)物種系開始走向繁盛并多樣化起來。有些哺乳動(dòng)物確實(shí)從這次大滅絕中得到了好處，但它們和現(xiàn)存的哺乳動(dòng)物關(guān)系較遠(yuǎn)，其中的大部分在隨后的進(jìn)化中滅絕了。

    該研究的負(fù)責(zé)人認(rèn)為，白堊紀(jì)末期生物大滅絕后哺乳動(dòng)物爆炸式的增長并不是原來認(rèn)為的短期就完成的，實(shí)際的時(shí)程長很多，這一發(fā)現(xiàn)也對原來認(rèn)為白堊紀(jì)末期生物大滅絕對今天存在的哺乳動(dòng)物的多樣化有重要的直接影響這一假說提出了挑戰(zhàn)。

    科學(xué)家分析了40多個(gè)現(xiàn)存的哺乳動(dòng)物種系，發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物的多樣化速度在白堊紀(jì)末期生物大滅絕后的白堊紀(jì)和第三紀(jì)的交接點(diǎn)處幾乎沒有改變，而不是原來認(rèn)為的恐龍滅絕后哺乳動(dòng)物多樣化速度會(huì)加快。其他科學(xué)家認(rèn)為這項(xiàng)研究成果打開了更好了解哺乳動(dòng)物進(jìn)化歷史的大門，也迫使人們重新去研究影響較晚期哺乳動(dòng)物繁榮發(fā)展的生態(tài)和其他因素。

    超級(jí)進(jìn)化樹

    這個(gè)研究小組包含了來自多個(gè)國家的科學(xué)家，由來自德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的歐拉夫?艾蒙德教授和來自英國倫敦帝國大學(xué)的安迪?波維斯教授，研究小組成員還包括來自澳大利亞、加拿大和美國的古生物學(xué)家、哺乳動(dòng)物學(xué)家、生物進(jìn)化學(xué)家等。他們繪成了最新的哺乳動(dòng)物超級(jí)進(jìn)化樹。該進(jìn)化樹包括4510種現(xiàn)存的哺乳動(dòng)物。他們對4510種哺乳動(dòng)物進(jìn)行了化石和分子水平的研究，研究包括的范圍相當(dāng)廣，要知道今天已知的哺乳動(dòng)物一共才4554種。這是第一次對現(xiàn)存哺乳動(dòng)物進(jìn)行的在幾乎完整種群上的研究。

    來自新西蘭梅西大學(xué)的大衛(wèi)?佩尼教授和馬修?菲利普教授沒有參與上述的研究項(xiàng)目，他們也在英國《自然》科學(xué)期刊上發(fā)表了他們的評(píng)論，他們認(rèn)為繪制出這么大型的進(jìn)化樹有著深遠(yuǎn)的影響，其中用到的方法可以作為模型研究其它各種生物的進(jìn)化樹，比如鳥類，開花植物，無脊椎動(dòng)物還有其他生物。

    這兩位教授還對鳥類的進(jìn)化進(jìn)行了相似的分析，在最近的《生物科學(xué)》期刊上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)超過40種的鳥類躲過了導(dǎo)致恐龍死亡的大滅絕。而大多數(shù)古生物學(xué)家認(rèn)為現(xiàn)在的鳥類起源于恐龍，所以從某種意義上說，恐龍?jiān)谀撤N形式上也躲過了那次大災(zāi)難。

    超級(jí)進(jìn)化樹的研究證實(shí)并進(jìn)一步擴(kuò)充了分子生物學(xué)家們的早期研究，證實(shí)大多數(shù)今天的哺乳動(dòng)物起源于以1億到8500萬年前，但哺乳動(dòng)物爆炸式起源的原因還不清楚。利用分子和化石數(shù)據(jù)，研究者在論文中說他們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存哺乳動(dòng)物重要的進(jìn)化事件發(fā)生在生物大滅絕之前和之后的很長一段時(shí)間，并不是只在大滅絕后。他們強(qiáng)調(diào)說分子和化石的數(shù)據(jù)給他們繪制的巨型進(jìn)化樹提供了不同的證明，也證明了同時(shí)使用這兩種研究方法是非常有效的。研究者同時(shí)也說，為了解釋哺乳動(dòng)物為什么在恐龍滅絕后很久才繁榮起來，還需要更多的研究。

    美國國家歷史博物館館長、本項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人之一羅斯?邁克費(fèi)總結(jié)說，以前古生物學(xué)家懷疑分子生物學(xué)家的研究結(jié)論，分子生物學(xué)家的研究表明今天的哺乳動(dòng)物的祖先在恐龍滅絕前的白堊紀(jì)就出現(xiàn)了，但是白堊紀(jì)的哺乳動(dòng)物化石太少，古生物學(xué)家認(rèn)為這不能解釋分子生物學(xué)家的研究結(jié)論?，F(xiàn)在的新研究支持了分子生物學(xué)家的研究結(jié)論，讓我們知道了現(xiàn)存哺乳動(dòng)物的祖先確實(shí)很早就存在了，不過數(shù)目很少。

    現(xiàn)在擺在科學(xué)家面前最大的問題是，為什么現(xiàn)存哺乳動(dòng)物的祖先經(jīng)歷了那么長的時(shí)間才分化開來，我們對大滅絕后的宏觀生態(tài)學(xué)還知之甚少，是不是大滅絕后的宏觀生態(tài)學(xué)變化延緩了哺乳動(dòng)物的分化？相信進(jìn)一步的研究將給我們描繪出哺乳動(dòng)物逐漸走向繁榮，最終成為現(xiàn)在地球統(tǒng)治者的壯麗畫卷。

來源：《生命世界》