對於哺乳動物的演化時間和方式,學術界一直存在爭議。英國倫敦大學學院等單位的研究團隊在日前出版的《自然》雜誌上發表一項研究結果,提供了迄今為止哺乳動物進化的最詳細時間表,指出現代胎盤哺乳動物群體起源於“恐龍大滅絕”之後。
透過這項研究,可以瞭解我們最熟悉的那些哺乳動物的演化路線,這裡我們邀請知名科普作者張田勘挑選幾種為我們作介紹。
英國研究人員研發了一種新的、快速貝葉斯方法(貝葉斯分子鐘)來分析大量的基因組序列,同時也考慮了資料中的不確定性。在整合了來自72種哺乳動物基因組的資訊並模擬時間線後,研究人員分析了4705種哺乳動物的時間樹,得出一個結論:現代胎盤哺乳動物群體起源於6600萬年前白堊紀-古近紀大滅絕(俗稱“恐龍大滅絕”)之後。
這個結論似乎解決了圍繞現代哺乳動物起源的爭議。而歷史上的恐龍大滅絕事件導致超過70%的物種滅絕,包括所有恐龍。胎盤哺乳動物是現存哺乳動物中最多樣化的一類,包括靈長類和人類、齧齒類、鯨類、肉食性動物、翼手類(蝙蝠)等。除了胎盤哺乳動物,還有單孔類和有袋類哺乳動物。
儘管這一結論還需要其他研究來證實,尤其是需要化石的證據來證實,而且這一研究只是根據基因組的時間線,並透過數學演算法和分析得出的結論,但是,根據這項研究得出的所有胎盤哺乳動物都起源於6600萬年前的恐龍大滅絕之後,以及結合此前研究人員的大量研究結果,可以獲得一些重要的哺乳動物起源的解釋。
老虎起源於200萬年前的東亞
2022年農曆年是壬寅虎年。這裡我們先來看看虎是怎麼進化而來的。
追溯虎的起源首先要看虎的分類。在哺乳綱(所有哺乳動物)中有7個主要的目,齧齒目、翼手目、真盲缺目(刺蝟、鼠蝟、溝齒鼩、鼴鼠、鼩鼴、鼩鼱等)、食肉目(狗、貓、鼬、熊、海豹等)、鯨目、偶蹄目和靈長目(包括人類)。
食肉目中包括貓科,而虎又屬於貓科中的豹亞科。食肉動物體重大於等於15千克的為大型食肉動物,小於15千克的為小型食肉動物。老虎和獅子並列體型最大的兩種貓科動物。老虎野外個體最大的可長達3.38米、重388.7千克。
英國研究人員的結論之一是,食肉目起源於5370萬年至4970萬年前。此前的研究表明,老虎是在第三紀由食肉目的貓科動物演化而來。第三紀是新生代最老的一個紀,分為早第三紀(距今6500萬年至2330萬年)和晚第三紀(距今2330萬年至164萬年)。
在第三紀早期,古食肉類中的貓科動物演化出數個分支,其中一支是古獵豹,生活於各個地質時期並演化為現今的獵豹;另一支是犬齒高度特化的古劍齒虎類;還有一支是與古劍齒虎類相似的偽劍齒虎類;最後一支是古貓類。
古劍齒虎類和偽劍齒虎類分別在第三紀早期和晚期滅絕,古貓類得以倖存。其中,類虎古貓成為現代老虎的祖先。後來,古貓類又分化為三支:真貓類、恐貓類和真劍齒虎類。後二者均在第四紀冰河期滅絕,只有真貓類倖存下來,並分化成貓族和豹族兩大類群而延續至今。現今的老虎就是豹族成員之一。
第四紀冰河期大約始於距今300萬年至200萬年前,結束於2萬至1萬年前。因此,比較公認的是,老虎起源於200萬年前的東亞(現今華南虎的分佈區),然後向兩個主要方向擴散,一是沿西北方向的森林和河流進入亞洲西南部;二是向南和西南方向進入東南亞及印度次大陸,一部分進入印度尼西亞群島。
一種觀點是,老虎在向亞洲其他地方遷徙的過程中演化為9個亞種,包括華南虎、西伯利亞虎、孟加拉虎、印支虎、馬來亞虎、蘇門答臘虎、巴釐虎、爪哇虎和裡海虎(新疆虎)。到20世紀50年代,裡海虎、爪哇虎、巴釐虎滅絕。剩下的6個亞種都已瀕危,部分處於極危。
從老虎的演化史來看,西起土耳其,東至中國和俄羅斯海岸,北起西伯利亞,南至印度尼西亞群島的遼闊區域都有分佈。中國曾經分佈有華南虎、東北虎(西伯利亞虎)、孟加拉虎、印支虎(東南亞虎)、裡海虎(新疆虎,已滅絕)等5個亞種。在老虎的各個亞種中,華南虎是虎的各亞種的祖先,頭骨結構最接近於原始的虎。
人在800萬至700萬年前與黑猩猩“分離”
根據英國研究人員的研究結果,靈長類目動物的出現是在6430萬年至6180萬年前。人也屬於靈長類,前後關係是,動物界—脊索動物門—哺乳綱—靈長目—人科—人屬—智人種。
靈長目可以再細分為原猴及簡鼻亞目,人屬於簡鼻亞目。在英國研究人員的研究結果出現之前,科學家從化石和基因角度對靈長類起源的研究得出了一些結論。化石證據顯示,最早已知的靈長目是德氏猴,可以追溯到5580萬年以前。基因研究認為,靈長目可能起源於白堊紀-古近紀界線,約7000萬年至6000萬年前,與英國現在的這項研究結論相似。
靈長目的體型差異很大,如伯特夫人狐猴體重只有30克,而東部大猩猩體重達200千克。靈長目過去一般分為二類:原猴及類人猿。原猴的特徵接近最早期的靈長目,包括馬達加斯加的狐猴、懶猴及跗猴。類人猿包括猴、猿及人族。
現在,生物分類學會將靈長目分為原猴亞目和簡鼻亞目。原猴亞目是指鼻部溼潤的靈長目,包括跗猴以外的原猴;簡鼻亞目是指鼻部乾燥的靈長目,包括跗猴型下目及類人猿下目。類人猿下目分為狹鼻小目(非洲及東南亞的猿及猴)及闊鼻小目(中美及南美的新世界猴)。狹鼻小目包括舊世界猴(如狒狒屬及獼猴)、長臂猿及人科。人類是其中唯一成功在非洲、南亞及東亞以外地區繁衍的狹鼻小目動物,不過有化石證據指出其他狹鼻小目動物也曾出現在歐洲。
從演化的時間點來看,3300萬年至2400萬年前,從舊世界的猴子(狹鼻小目)中產生了猿。2300萬年至1000萬年前演化出了森林古猿,分佈於亞洲、歐洲、非洲。有觀點認為,1300萬年至1200萬年前東非的原康修爾猿可能是人類和非洲猿的祖先。現存的猿中包括兩個類群,非洲猿(大猩猩、黑猩猩和人類)和亞洲猿(長臂猿和猩猩),這兩個類群之間存在著明顯的界限,二者的分化發生在1500萬年至1200萬年前。
對蛋白質和DNA的研究發現,人是在800萬至700萬年前與黑猩猩“分離”的,從此開始了人科動物的歷史,黑猩猩則成為人類最親的“親戚”。
化石證據表明,迄今已知的200萬年前的古人類化石,都是在非洲發現的。1974年在衣索比亞發現的人類化石露西被稱為“人類老祖母”,距今約350萬年,也被認為是最古老的人類。但是,2000年在肯亞發現的千禧人(因發現時間得名),年代距今約600萬年。2001年在非洲中部查德發現的圖邁,其“年紀”是露西的兩倍左右,距今700萬年。因此,圖邁是迄今已知最早古人類,與DNA分析得出的人與黑猩猩告別的時間大致相當。
12生肖中其他哺乳動物的演化
除了虎和靈長類動物,現實中存在的其他12生肖動物中,屬於哺乳動物的還有鼠、牛、兔、馬、羊、狗、豬,它們在英國研究人員的研究結果中也有相應的演化時間。
老鼠屬於哺乳動物中的齧齒目,在英國研究人員的研究結論中出現的時間是4980萬至4680萬年前。老鼠是哺乳動物中最大的一個類群,物種數量有2200多種,佔整個哺乳動物數量的42%,大多數是植食性種類。齧齒目包含5個亞目:松鼠形亞目、河狸形亞目、鼠形亞目、鱗尾松鼠形亞目、豪豬形亞目等。不過,此前的類似齧齒目的哺乳動物的化石紀錄顯示,該物種在6500萬年前出現。
春節還沒到,我們現在還處在農曆辛丑牛年。根據英國研究人員的這項研究,與人類生活極為密切並在後來被人類馴化的牛、豬等偶蹄目動物,起源於5820萬年至5550萬年前。偶蹄目是哺乳動物中的一個目,包含約220個種,90%的現存有蹄動物都是偶蹄動物。其中以牛科最為繁盛。除了陸地上的種類,四足已經高度特化的海洋動物鯨豚類也是屬於這一演化支。
約1800萬年前出現了最早的牛類,之後,在第四紀初期(260萬年至220萬年前),出現瞭解剖形態上與家牛相近的牛亞科種類,稱為真牛(相似的有真馬、真象)。起源於歐亞大陸的麗牛、周氏水牛和古中華野牛是第一代真牛。此後歐亞大陸又演變出了第二代真牛,即原始牛和德氏水牛;後來,歐亞大陸的人們又馴化出普通牛、水牛和犛牛,它們是第三代真牛,而且普通牛還到達北非,後來被移民帶到世界各地。
中國研究人員透過線粒體DNA的分析得出結論,犛牛和野牛的系統關係最近,犛牛很可能起源於較早的野牛,也就是早更新世(243萬至73萬年前)的古中華野牛。與人們生活關係最密切的黃牛,在1萬多年前開始在南亞地區被馴化,最初主要是用作勞役,後來主要是產奶和作為肉食。家養黃牛的祖先是原始牛。
兔屬於哺乳動物中的兔形目,英國研究人員的研究結論也是在4980萬年至4680萬年前出現。但既往的研究認為,最早的兔科動物出現在古新世的歐亞大陸,重要的演化輻射卻發生在第三紀後期的北美大陸。古新世的時間大約開始於6550萬年前,終於5600萬年前。兔屬有兩個科,兔科和鼠兔科,兔科又演化出了10個屬,63個晚近種。
英國研究人員的此次研究認為,馬的起源在5700萬年至5400萬年前。馬的分類是,哺乳綱—真獸亞綱—奇蹄目—馬型亞目—馬科。奇蹄目包括有奇數腳趾的動物。奇蹄目有三個亞目,分別是馬型亞目(包括馬科和已經滅絕的雷獸科),爪獸亞目(已經滅絕)和角型亞目(包括貘科和犀科)。但以前的研究表明,馬起源於始新世(5600萬年至3400萬年前)。馬科的祖先是始新世早期的曙馬,奇蹄目共有馬科7-8種(普氏野馬是否與家馬同種存有爭議)。
羊是哺乳綱偶蹄目牛科羊亞科以下的一個屬,又叫盤羊屬,分為幾個種,即摩佛倫羊種、中亞赤羊種、盤羊種、綿羊種、大角羊種、細角羊種、雪羊種。英國研究人員的結論是,羊起源於5820萬年至5550萬年前。其他研究認為,山羊是人類最早馴化的一種家畜,據推測,在1萬多年前的新石器時期,人類已經開始馴養山羊。
狗屬於食肉目,英國研究人員的結論是,食肉目起源於5370萬年至4970萬年前。狗屬於食肉目中的裂腳亞目的犬科動物,犬科動物包括家犬、狼、狐狸、豺和野生獵狗等。其他研究認為,犬科動物首次出現在700萬年至500萬年前。現代狗約在3萬年至1.1萬前在亞洲和歐洲被人類馴化。一般認為狗源自灰狼。
豬也屬於偶蹄目,再分類為豬科豬屬豬種。英國研究人員的結論是,偶蹄目起源於5820萬年至5550萬年前,但豬的起源會更晚。野豬距今大約4000萬年出現在歐洲一帶。距今約1500萬年前,豬屬動物已廣泛分佈於亞歐非大陸。家豬是人類馴化野豬而成,在距今9000年左右,一部分歐洲野豬和亞洲野豬分別被馴化成了歐洲家豬和亞洲家豬。
圖片來源/視覺中國