鴨嘴獸和針鼴為什麼被稱為“活化石”?


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鴨嘴獸和針鼴為什麼被稱為“活化石”?

文/語語

前面我們已經講到,哺乳型類用了將近一億年的時間對自己的內部結構進行過一系列的魔改,從而使自己在各種生態環境的邊緣地帶開創了屬於自己的生存根據地。但是這僅僅是求生之路的開始,儘管在樹冠、地洞、河岸、石縫這種微觀世界裡,依舊強敵環伺。在弱肉強食的殘酷法則下,所有物種都必須時刻不停地與其他物種競爭,不斷地讓自己變得更加適合生存,否則將會被地球那無情的篩選機制給刷掉。

現存最古老的哺乳動物:鴨嘴獸

最古老的哺乳動物

我們說的哺乳動物採用的是冠群定義,即現存哺乳動物的共同祖先及其所有後代。按照這一定義,最古老的哺乳動物就是單孔目這一分支,即原獸亞綱。現存哺乳類分原獸、後獸與真獸,其中後獸與真獸是姐妹群,二者共同組成獸亞綱。但原獸與獸亞綱的關係相當疏遠,是相當古老的一個分支。從原獸到後獸、真獸,中間有著眾多過渡類群。

這樣古老的動物絕大多數已經零落成泥碾作塵,然而,原獸卻依舊在藍色星球上活躍,而這一支最原始的哺乳動物留下的這一脈香火,卻是我們在黑暗中摸索哺乳動物進化道路的路燈。今天,我們依舊可以在澳洲看到原獸,就是鴨嘴獸和針鼴,不得不說澳大利亞是名副其實的活化石博物館。

圖示原獸(綠)相當原始,與獸亞綱(深藍)親緣關係相當疏遠

原獸,顧名思義就是原始的野獸。原獸身上擁有著一系列類似於爬行動物的原始特徵:原獸的腹部肋骨並未完全退化,使得它們的腰椎和爬行動物一樣僵硬。與現代哺乳動物那根逐步退化萎縮的尾巴不同,鴨嘴獸的尾巴十分發達粗壯。

此外,原獸消化道和排泄、生殖的開口共用一個孔(單孔目因此而得名),而現生哺乳動物的消化道開口和泌尿孔則已經分離。最重要的是,原獸還是目前發現的唯一能產卵的哺乳動物類群,並且有孵化行為,這也是它們最引人注目的特點。

現存原獸:針鼴

但是,原獸身上又有著一系列特徵,使得它們可以最終被歸入到哺乳動物的大家庭。原獸體溫保持恆定,而且身上有著濃密的毛髮,用於保暖。儘管沒有外耳廓,但是原獸的三塊聽小骨已臻於成熟,還有初步彎曲的耳蝸管用以吸納更多的聲波。此外,原獸身上的擁有集中的乳腺,可以進行哺乳行為,其中針鼴甚至還擁有原始的育兒袋。

儘管原獸會產卵,但是原獸所產的卵非常原始,屬於軟殼卵,而且卵黃非常小,不能為幼崽提供充足的營養,同時孵化時間極其短暫,孵出來的均為嚴重發育不良的幼兒,與剛出生就發育健全的爬行動物相去甚遠。基於這一系列特徵,使得原獸的分類地位處於哺乳動物冠群中最原始、最基幹的位置。

剛出殼的幼年鴨嘴獸

歷史上多姿多彩的原獸

現存的原獸僅剩下單孔目三個屬、五個種,也就是我們所熟悉的鴨嘴獸和針鼴。單孔目在分類位置上屬於原獸亞綱的南楔齒獸類。

什麼叫南楔齒獸類呢?原來,起源於南半球的單孔目和起源於北半球的獸亞綱(包括人類所屬的真獸類和袋鼠、考拉所屬的後獸類)都擁有用於研磨食物的磨楔式臼齒,但是兩個類群的磨楔式臼齒卻是平行演化的結果,它們之間並不存在直接演化關係,因此分類學家們將單孔目歸入到南楔齒獸類中,而獸亞綱則被劃入了北楔齒獸類中。

昂邦獸下頜,具備研磨功能的臼齒已經初具雛形

儘管現在的原獸種類十分稀少,但都長的光怪陸離、骨骼清奇,生態位非常獨特且身體模式非常特化。而歷史上原獸擁有更多的物種,一樣多姿多彩。

最早的南楔齒獸類是生活在中侏羅紀時期馬達加斯加島上的昂邦獸(Ambondro),也是目前為止發現最早的哺乳動物。昂邦獸身長6-8厘米,重5-14克,與鼩鼩差不多大。最明顯的特徵就是臼齒上擁有像剪刀一樣緊密連接的齒尖,下跟座則像用於研磨的石臼和鐵杵,可以做到完美契合,這是最早的磨楔式臼齒。

昂邦獸

與昂邦獸同一時期的還要生活在南美地區巴塔哥尼亞的阿斯法托磨楔獸(Asfaltomylos),這個小型動物也一樣擁有復雜的牙齒用來研磨與粉碎獵物。不過,不論是昂邦獸還是阿斯法托磨楔獸,都是基幹的南楔齒獸類,與至今存活的單孔目沒有任何關係,屬於一個已滅絕的分支。

而目前發現最基幹的單孔目,是白堊紀早期生活在澳大利亞的寒地掘齒獸(Kryoryctes),這是中生代最大的地下穴居哺乳類,科學家們推測該獸位於鴨嘴獸與針鼴分離前的某個節點上。寒地掘齒獸目前僅發現了一些肱骨化石,科學家推斷這是一種穴居的動物,同時根據骨骼的一些特徵認為它的生活方式可能與針鼴更相似,因此有些復原圖將其畫成了背部佈滿刺的模樣,同時還擁有細長的舌頭,可以像今天針鼴那樣舔食地面上類似螞蟻的昆蟲。

十字齒獸下頜

與現生單孔類更近的是十字齒獸科(Kollikodon),十字齒獸科生活在白堊紀的澳洲,因為臼齒的研磨面很像我們吃的十字麵包,故而得名。十字齒獸身長大概是一米,可謂是中生代最大的哺乳動物競爭者之一,能在恐龍的鐵蹄下長那麼大可以說是十分勵志。

十字齒獸牙齒

根據十字齒獸留下的臼齒化石,我們發現這些臼齒上都是被磨平了的齒尖,而這些圓圓的齒尖上還留下了凹坑,這是啃食貝類和蝦的結果。所以我們不難推測,十字齒獸也許是在潺潺流水中開闢出了一條屬於自己的求生之路。

在這一片寧靜的水域裡,十字齒獸完美避開了與恐龍的正面交鋒,以水中的魚蝦、貝類為食,這也許可以告訴我們它為什麼可以長那麼大,而這麼大的體型也告訴我們:它是一名積極而且凶悍的小掠食者。當其他哺乳同類們蜷縮在地洞里瑟瑟發抖、躲避在樹冠中誠惶誠恐的時候,十字齒獸科則泡在河流中曬著太陽、吃著貝殼享受著這一份屬於自己的舒適,或許能在這一片小天地中體驗一把小皇帝的癮。

十字齒獸

硬齒鴨嘴獸(Steropodon)和泰諾脊齒獸(Teinolophos)則是現存單孔目的近親,它們與十字齒獸科生活在相同的年代和地點。與現在完全退化掉牙齒,直接用堅硬的喙切開、粉碎獵物的鴨嘴獸不同,這兩位的嘴巴是有牙齒的。硬齒鴨嘴獸體長大概30-35厘米,體型較大,其下頜化石中發現了下頜管結構,這被認為是一種有喙的證據,此外與現生鴨嘴獸的寬大扁平的鴨喙相比,硬齒鴨嘴獸的喙比較細且較厚,主要以水里的魚類為食。

泰諾脊齒獸的命名來源於臼齒上類似於山脊樣子的齒尖,與現代哺乳動物一樣具有多齒根,其下頜的髁突也高於齒列,咬合力也較強,且沒有喙,這表面脊齒獸很有可能是捕食蝦類。

硬齒鴨嘴獸

小小化石重大發現

介紹了許多原獸類的後,細心的朋友們可能已經發現:以上說的所有物種無一例外均來源於南半球。那麼北半球有沒有屬於自己的原獸類呢?很顯然是有的。

這支分佈在北半球的原獸類,在很早以前就與南楔齒獸類分家了,並在北半球地區找到了屬於自己的生存之路,這就是蜀獸(Shuotherium)。蜀獸分佈範圍遠不及同時期的各種三尖齒獸和賊獸類,可能過著也是靠吃昆蟲為生的枯燥生活。但是,蜀獸在哺乳動物的演化史上依舊佔據著十分重要的地位。蜀獸身上的一些特徵,讓我們可以清楚地了解到哺乳動物磨楔式臼齒的演化規律。

蜀獸假磨楔式與真正磨楔式的區別,獸亞綱包括我們都擁有真正磨楔式的牙齒

科學家在本世紀初曾經在內蒙古發現一具完整的蜀獸類化石,命名為假楔齒獸(Pseudotribos)。這是一具轟動世界的化石,因為此前發現的蜀獸類化石僅有殘存的一小片下頜以及一些臼齒,而假楔齒獸則非常完整。

從復原來看,假楔齒獸也顯得十分平庸:都是狹長的嘴巴、尖細的牙齒、短小的四肢、老鼠般的軀乾和長長的尾巴。但是,假楔齒獸的臼齒十分獨特,儘管也是磨楔式臼齒,但牙齒上的研磨面和齒尖的生長位置、解剖結構及發育模式都與現生的哺乳類都有所差異,因此我們可以根據這些細微的差異了解到哺乳動物的磨楔式臼齒都是獨立演化出來的,也側面反映了演化的不確定性和復雜性,為科學家對磨楔式臼齒的演化研究提供了寶貴的材料。

假楔齒獸

不過遺憾的是,蜀獸類目前的化石僅有下頜與一些臼齒,並無完整的身軀、四肢化石,這為複原與研究帶來了巨大的困難,我們所看到的複原圖與猜想無非是根據現在依舊存活在世上的幾個孑遺子孫而想像的,當我們與這些古老物種跨時空對話之時,難免會隔著一層模糊的迷霧,而這一層隱藏在霧後的真面目,或許只有地球才會知道了。

現生動物對古生物學的重要參考價值

原獸古老而神奇、脆弱而頑強,在原獸身上我們可以看到許多原始的特徵,這些特徵讓我們覺得它很容易被進步物種所擠壓最終消亡。但是我們今天依舊可以領略到這一支古老的種群,而更加先進的真三尖齒獸、多瘤齒獸卻在漫長的歷史漂泊中被雨打風吹去,留給我們的只有冰冷的化石。

本文提到的所有動物的系統發生關係,藍色為現存物種

原獸如同一位飽經風霜的老人,平躺在澳洲舒適的大地上恬靜地看望著歲月的變遷。它們身上的原始特徵更是讓我們面對雜亂無章的古獸化石的時候能夠找到破解化石密碼的鑰匙,或許這就是生命的奇蹟吧?