来自 生物 2019-02-08 16:57 的文章
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哺乳动物在进化中是如何取胜的?

  约6500万年前,当巨大的陨石撞击地球、肃清恐龙时,地球处于一片混乱之中。对幸存的生物来说,成为地球新统治者的竞赛开始了,最近的研究表明,我们的祖先是第一个行动的。

  当340亿吨重的陨石以30千米/秒的速度撞击现在墨西哥附近的浅海时,它改变了地球的历史。撞击释放的能量相当于10亿吨的核弹,燃烧的岩石经过大气层落到地表,导致了整个地球上的野火和海啸。几十年间,遍布整个地球的尘埃云挡住了阳光,气温骤降,植物死亡。在统治了地球1.6亿年后,大型恐龙和地球上75%的动物一起灭亡了。

  在失落世界的废墟中,一小群幸存者,包括鸟类,鳄鱼,蛇和哺乳动物,仍然存在。这个星球正在等待被征服,残忍的种族开始接近食物链的顶端,成为地球的新统治者。6500万年后的今天,科学家终于对那个激烈竞争的时期有了清晰的了解。

  陨石撞击标志着白垩纪的结束和新时期的开始,即古近纪。黑暗和寒冷过后,尘埃沉降,温室气体从地球内部缓慢释放,地球再次变暖。那时的温度比现今的平均气温高出近15度,温暖的气候向两极延伸。郁郁葱葱的热带雨林和阔叶林覆盖了大部分土地,两极都没有冰。在许多方面,地球已经回到了鼎盛时期。大型的食草恐龙和优秀的捕食者曾统治这个星球,如今基本都消失了,除了一组恐龙——鸟类,幸免于难。其他的种群也受到了巨大的影响,只有10%的哺乳动物存活了下来。

  为了赢得这场战争,成为地球的统治者,这些动物纷纷进化。鸟类越来越大,巨型鸟类有着强壮的腿部和有力的下颚,有些鸟类可能在食物链的顶端。它们带鳞片的亲戚——鳄鱼也想成为地球的统治者。在进化的过程中,一些鳄鱼的体型变得很大,一些鳄鱼成为了快速奔跑的陆地捕食者。蛇也加入了战斗,进化出14米长的泰坦巨蟒。为了接管大型恐龙留下的宝座,每组动物都爆发性地发展起来。然而,它们都被一组像老鼠一样的小型食虫动物(哺乳动物的祖先)击败,这些食虫动物很快发展出今天统治世界的不同生命形态。

  多年来,古近纪早期的生物进化竞赛在学术界一直是备受争议的主题。遗传学家通过分析现代生物的基因来计算单个动物群体的进化历程。遗传学家对比了狗和大象的基因差异,在已知差异的发生速率时,他们就可以知道两个物种的共同祖先生活在什么时候。如果按照均衡的进化速率,这种研究方法表明,现代哺乳动物的祖先来源于白垩纪(1.5亿年前~6500万年前)。在恐龙昌盛的时期,它们虽然已经在地球上生活了千万年,但直到大型恐龙死亡后,它们的进化才真正开始。

  这种方法的准确性不高,尤其是在需要计算的时间很长时。因此,一些科学家使用化石法,化石中的骨骼会讲述一个截然不同的故事。在迄今为止最详细的陨石撞击期间的化石研究中,伦敦大学学院的科学家们为我们提供了早期哺乳动物进化的清晰过程。科学家研究了早期哺乳动物进化的几个不同方面。首先,他们观察了物种的数量,发现在古近纪早期,大量新的哺乳动物物种发生进化;随后,他们分析了物种之间形状、大小的变化,发现哺乳动物在极短的时间内,进化出了各种各样的体型。结果表明:在大型恐龙从地表消失的那一刻,哺乳动物毫不犹豫地开始了“爆发式”进化。

  我们对哺乳动物都有着一些非常基本的共识,比如我们年幼时可以只喝奶就能活下去,比如我们有毛发,是恒温动物,再如我们是胎盘哺乳动物,在子宫里孕育后代。然而,除了上述的基本常识之外,哺乳动物是如何被定义的,又是如何进化而来的呢?人类为何与狐狸、刺猬、长颈鹿更相似,而不同于蟒蛇、乌龟或企鹅呢?

  为了解答这些疑问,生物学家利亚姆·杜鲁认为,我们或许可以使用曾风靡于18世纪的方法来进行探讨。当时人们对动植物的定义,是根据它们共有的特征来决定的。根据相似的生殖生物学原理与呼吸原理,卡尔·林奈于1758年宣布,鲸鱼和海豚不是鱼,而是恒温陆生生物谱系中的一员。为了给这个新的族群命名,林奈选择了乳腺这一特征,将这些生物归类为哺乳动物。在林奈完成哺乳动物归类后的一个世纪,查尔斯·达尔文出版了他最伟大的著作《物种起源》,其中物竞天择与进化论的概念被生物学家广泛接纳。

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