生存的秘密:哺乳动物在大灭绝中幸存下来的惊人特征

 

地球历史上三叠纪时期古哺乳动物近亲三头龙的生活重建。在大小和形状上与现代水貂相似,三角齿龙接近古代哺乳动物近亲犬齿兽祖先的大小,并且它可能和祖先一样偏爱动物食物。来源:April Neander

 

有限公司与之前的观点相反,在过去的大灭绝中幸存下来的哺乳动物并不总是通才;许多人都有独特的特点,帮助他们生存下来画一棵树进化的价值评估连模式。

6600万年前,一颗小行星撞击地球,引发了毁灭性的物种大灭绝。恐龙(除了少数鸟类)和许多哺乳动物都灭绝了。但一些小型哺乳动物存活了下来,为今天所有存活的哺乳动物奠定了基础。

几十年来,科学家们一直认为,哺乳动物及其亲属之所以能在充满挑战的时期(比如大灭绝时期)幸存下来,是因为它们是通才,几乎能吃任何东西,能适应生活抛给它们的任何东西。一项通过多次大灭绝对哺乳动物家谱进行的新研究表明,幸存下来的物种并不像科学家们想象的那样普遍:相反,拥有新的和不同的特征可能是在灾难发生后取得成功的关键。

“‘非特化动物生存’的想法可以追溯到19世纪,传统观点认为,泛化动物最不可能灭绝。但我们发现,那些幸存下来的人,与后来的后代相比,往往只是在事后才显得笼统。事实上,它们在当时是相当先进的动物,具有可能帮助它们生存并提供进化灵活性的新特征,”菲尔德博物馆古哺乳动物学麦克阿瑟馆长肯·安吉尔奇克说,他是10月5日发表在《自然生态与进化》杂志上的这项研究的资深作者。

两种古代哺乳动物近亲或突触动物的头骨,显示了两种主要突触动物进化多样化的祖先的大致推断大小。瓦龙(下图)来自地球历史上的二叠纪,和所有下孔类动物的祖先差不多大。Morganucodon(上图),来自地球历史的侏罗纪时期,大约是恐龙时代和现代哺乳动物的祖先的大小。瓦龙和摩根齿龙都以其他动物为食。图片来源:Ken Angielczyk

“以前的想法是,每次一群新的哺乳动物进化时,你都是从一种小型的多能动物开始的,因为当灾难来袭时,这些人会继续运输——他们可以藏在任何地方,他们可以吃周围的任何东西,”斯宾塞·赫勒特说,他是芝加哥哥伦比亚学院的助理教授,菲尔德博物馆的研究助理,也是这项研究的主要作者之一。“在大灭绝中幸存下来的哺乳动物不会是像熊猫这样只吃竹子的专家。”

超越人类的哺乳动物进化nventional信仰

俄勒冈理工学院助理教授、共同主要作者大卫·格罗斯尼克(David Grossnickle)在2019年发表了一项研究,强调了小型食虫哺乳动物往往是在充满挑战的时期幸存下来的谱系,包括杀死恐龙的灭绝事件,并成为主要多样化的先驱。他找到helert和Angielczyk,想看看这种趋势是否适用于早期哺乳动物及其祖先。

赫勒特创造了一个庞大的下孔类动物家谱,哺乳动物是下孔类动物中最后幸存的成员。这个家谱是迄今为止最大的化石树之一,它考虑了科学家们之前为这个群体制作的所有家谱。这种方法是一种更正式、更严格、更可重复的方法,可以从大量的树中总结信息,而不是仅仅选择一些树并将它们粘在一起。

“如果没有一个庞大的家谱,我们就无法验证这个想法,”安吉尔奇克说,“以及关于动物饮食和体型的一般信息。然后,我们通过突触类动物的五种主要进化辐射来观察随着时间的推移发生了什么,“当一些物种分支出更大的多样性时。”当一场新的灾难导致这些物种中的大多数灭绝时,这个过程就会重演。

包括合著者格雷姆·劳埃德和克里斯蒂安·卡默勒在内的研究人员发现,突触体进化的故事并不是“小而非特化的生存”。在某种程度上,更大的下孔类动物存活了下来,而且胜利者不仅仅是通才的食虫动物。

“我们非常惊讶——这些哺乳动物的辐射从这些小型食虫动物反复进入更大的分类群,这是相当成熟的,所以当我们回到突触动物的历史时,我有点期待看到这一点。”当我们回去的时候,这种模式开始消失,”格罗斯尼克说。

小说特征:进化连优势

虽然一些大灭绝的幸存者起初似乎没有专业化,但更仔细的分析显示,他们有更新、更新颖的特征。例如,恐龙时代的许多哺乳动物都有牙齿,可以很好地切入猎物。一些有牙齿结构,就像臼和杵一样,除了切割之外还能磨碎。在食物匮乏的困难时期,这种“花哨”的牙齿可能是一种优势,因为这种更专门的牙齿结构可以让它们吃更多种类的食物。

这些发现并不意味着高度专业化的动物,比如只吃竹子的熊猫,比更多面手的物种,比如可以吃更多种食物的浣熊,更不容易受到灭绝的威胁。相反,这项研究表明,在大灭绝中幸存下来的哺乳动物亲属并不像之前假设的那样普遍。

格罗斯尼克说:“具有新特征的动物,比如新的牙齿特征,或者在分解不同食物方面工作得更好的下颚,在现有的、更古老的谱系灭绝之前,不会真正在生态上接管。”“你通常需要一场灭绝事件,比如恐龙灭绝事件,才能消灭一些更古老的物种,然后让那些更奇特的动物得以生存和多样化。”

研究人员说,他们的研究结果对科学家理解进化是如何工作的有更广泛的影响。“我们真的不知道进化多样化的祖先是否拥有一套一致的特征,”安吉尔奇克说。“事实上,我们在哺乳动物及其古老近亲的多样性中看到了这种复杂性,这意味着我们需要研究其他群体,看看哺乳动物的情况是例外,还是与往常一样。”

参考文献:Spencer M. Hellert, David M. Grossnickle, Graeme T. Lloyd, Christian F. Kammerer和Kenneth D. Angielczyk, 2024年10月5日,《自然生态与进化》,“衍生动物性动物是主要下孔动物辐射的先驱”。DOI: 10.1038 / s41559 - 023 - 02200 - y

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