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哺乳动物凭啥称霸地球?1.25亿年前 在中国 它们是关键

http://www.resouzg.com/ 2022-08-19 10:46:41  来源:快科技 责任编辑:

小编导读:从海洋中像鱼类一样生存的鲸鱼,到天空中像鸟儿一样飞翔的蝙蝠,再到地下像蚂蚁一样以一个女王为中心的裸鼹鼠,再到把目光投向地球以外的栖

从海洋中像鱼类一样生存的鲸鱼,到天空中像鸟儿一样飞翔的蝙蝠,再到地下像蚂蚁一样以一个女王为中心的裸鼹鼠,再到把目光投向地球以外的栖息地的人类。

这些无论从长相和体型,还是生活习性上都有很大不同的动物都被称为哺乳动物,人类和鲸鱼、蝙蝠、裸鼹鼠在基因层面的差距比我们想象的要小很多,因为所有哺乳动物都有血缘关系。

哺乳动物凭啥称霸地球?1.25亿年前 在中国 它们是关键

图:蓝鲸

现在的哺乳动物分布全球,在地球上有着绝对的统治地位,但是和任何时代的“统治者”一样,哺乳动物现在的成就也不是一蹴而就的。

那么,哺乳动物是如何一步步夺取地球的“统治权”的呢?

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图:摩尔根兽

盘古大陆的分离

目前已知最古老的、可能算是哺乳动物的化石是摩尔根兽,它们的体型很小——比鼩鼱还小一点,生活在大约2.1亿年前或者更久远。

摩尔根兽被归类为摩根齿纲动物,它只是当时已经出现的几种不同哺乳动物谱系中的一种,包括我们人类在内,今天的所有哺乳动物都是当时幸存下来的其中一个谱系的后代。

在20世纪60年代后期,有证据表明地球的陆地曾经是聚集在一起的巨大大陆——被称为盘古大陆。

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盘古大陆,图源:Fama Clamosa

大约 2.25 亿年前,盘古大陆开始分裂为北部大陆——被称为劳亚大陆,以及南部大陆——被称为冈瓦纳大陆。

虽然哺乳动物的祖先和其它动物一样被分离开来独立发展,但是许多研究人员认为幸存下来的是北部劳亚大陆的早期哺乳动物。

这些幸存者在接下去的日子里,伴随着大陆之间的陆桥断断续续地向南迁徙,直到今天的澳大利亚和南极洲都所有分布。

不过,在哺乳动物祖先开启征途之前,它们在陆地上有一个史诗级别的竞争对手,那就是恐龙。

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在摩尔根兽的年代,以及之后的1亿多年里,陆地上的恐龙有着绝对的优势,在恐龙的压制下,哺乳动物过得并不如意。

另外,当时的海洋也是充满危机,巨型鲨鱼和海洋爬行动物四处游动,作为陆地进化的哺乳动物也绝无下海的机会。

所以,当时的哺乳动物的体型基本没有超过猫的大小,大部分也只是植食性为主。

然而众所周知,在大约6500万年前,一颗小行星撞击了地球,恐龙的时代就此落幕,而气候变化让小体型的动物更容易幸存下来。

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毫无疑问,哺乳动物是这颗小行星引发的变革的受益者,但是和很多人想的可能不一样,哺乳动物并非在6500万年之后才崛起的。

其实在那之前,哺乳动物现有的优势特征就已经被进化出来,而且现有哺乳纲28个目中至少有18个目在恐龙灭绝前就已经出现了。

所以,应该说小行星只是帮助哺乳动物清除了障碍,让它们更快地接管地球,而不是主要原因。

如果我们要讨论哺乳动物如何崛起的,那只能从哺乳动物现有的优势特征何时、以及如何出现的入手。

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恒温的身体和骨骼的改变!

在恐龙出现的年代里,动物们已经开始尝试以恒定的温度生存了,恐龙的体温很可能和现在的鸟类相似,而不是像其它爬行动物那样冷血。

恒定的体温对于动物而言会有一些劣势,比如它们需要更多的食物来保持体温,但是对于陆地动物而言,优势显然更加明显,它们的生存可以不被环境限制。

在陆地进化的哺乳动物最早的祖先明显继承了这一优势,这个是它们将来崛起的基础因素,甚至可以说有了恒定的体温,哺乳动物在陆地生存已经算是有保障了。

在接下来的亿万年里,哺乳动物在巨型爬行动物的压力下,它们头部的骨骼发生了变化。

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摩尔根兽的头骨和颌骨,图源:Hemiauch

摩尔根兽最重要的特征就是一块小小的下颚骨,这是现代哺乳动物的形态,并与爬行动物分离开来。

爬行动物的下颚是由几块骨头组成的,而哺乳动物的是融合在一起的,这导致哺乳动物的下颚骨的其它部分可以向后迁移,并成为中耳的小骨头——耳骨,从而让哺乳动物拥有更好的听力。

同时,伴随摩尔根兽下颚骨改变的还有牙齿,这是哺乳动物改进的另一项重大创新。

摩尔根兽的上磨牙和下磨牙相互连接,这让它们能够把食物切成碎片,让食物释放更多的卡路里和营养,这是爬行动物所做不到的。

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其实,无论是耳骨还是牙齿,这些特征的进化大概率都是因为当时哺乳动物生存不易,更好的听力很可能是为了躲避强大的爬行动物,而更高的食物利用率可能是因为它们得到的食物非常有限。

然而,颚骨的融合和耳骨的分离,最重要的作用并不是让牙齿和听力更好,它的关键所在是让哺乳动物的头骨可以向两侧和后方扩展,从而使哺乳动物能够发育出更大的大脑,让我们变得更加聪明。

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优秀的母亲:胎盘出现!

相较于其它动物,哺乳动物绝对是最优秀的母亲,所有雌性哺乳动物都对后代十分负责。

它们不会随意产下幼崽,而是让幼崽在子宫中发育很长时间,让幼崽从出生那一刻开始就可以更好地面对危机。

即便幼崽出生后,它们也不会不管不顾,而是会哺乳很长一段时间,直到幼崽足够强壮。

为了让基因延续,动物有两种选择:它们要么重点抓后代的出生率,要么重点抓存活率。

哺乳动物最早的谱系中可能有多种选择,也很难判定哪种选择更优秀,但是现在保留下来的只有一种选择——那就是尽量保证后代的存活率。

为了保存活率,哺乳动物做了巨大的改变,这些改变目的很多时候是把幼崽尽可能地留在自己身边照顾。

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图:鸭嘴兽有古老的乳腺,但没有RT

第一个改变就是乳腺的出现。

科学家认为乳腺起源于毛发根部的汗腺,汗腺和乳腺都产生水、盐和蛋白质,所有这些都是新生儿生存所必需的,很容易被开发利用。

虽然,有了乳腺可以很好地照顾幼崽,但是哺乳动物最关键的大招还不是乳腺,而是胎盘,

除了哺乳动物外,没有一种动物能够将胚胎长时间地保存在体内,这是因为胚胎对于母体来说是异物——毕竟它的一半基因来自父亲,会受到免疫系统攻击。

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古老的胎盘化石,图源:Franzen/Sencke

但是胎盘可以将发育中的胎儿与母亲的免疫系统隔离开来,从而更好地利用母体的营养。

其实并不是所有哺乳动物都有胎盘,袋鼠那些有袋类动物就是没有胎盘的,他们只能让胎儿更早出生,然后放进育儿袋中。

这带来一个至关重要的限制,因为有袋动物为了能够爬进袋子里,会很早就发育出前肢。

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图源:Frankfurt Zoo

我们可以想象一下,如果所有动物都需要最先发育出发达的前肢,那么它们会是什么样子呢?

答案很简单,它们将永远也得不到飞上天空的翅膀,以及在水里游动的鳍状肢,以及其它所有灵活的特化前肢。

所以,胎盘的出现就已经意味着将来哺乳将面向更多,更复杂的栖息地。

2002年,中国辽宁发现了最古老的胎盘动物的化石,并将其命名为始祖兽,从命名上就不难发现,它是胎盘哺乳动物——准确地说是真兽下纲已知最早的祖先。

哺乳动物凭啥称霸地球?1.25亿年前 在中国 它们是关键

图:始祖兽化石

始祖兽的化石最少可以追溯到1.25亿年前,如果说更聪明的大脑是在2.1亿年前就已经注定了,那么更加多样化的可能在1.25亿年前就已经呈现了。

如果恐龙真的不灭绝的话,或许随着时间的推移,更加“先进”的哺乳动物一样可以取而代之。

只是恐龙的灭绝确实加速了哺乳动物的崛起,在恐龙灭绝之后短短的27万年时间内,哺乳动物就迅速发展,占领全球完全不同的栖息地,它们中的一些物种体型也变得越来越巨大。

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图:中华曙猿

最后

上世纪末,中国的古人类学家们在溧阳县(现在升级为县级市)上黄镇发现了一系列古老的哺乳动物化石——包括4种高等灵长类动物,并把其中一种命名为中华曙猿。

所谓曙猿,是因为古生物学家认为它是类人猿黎明前的曙光,其化石时间可以追溯到4500万年前,比已知任何类人猿的化石都古老。

这些拥有灵活的四肢,以及发达的大脑的类人猿在未来开启了哺乳动物的全新篇章。



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