中国化石将哺乳动物最早出现在地球上的时间向前推进4000万年
2014-10-17 11:41:05   来源:化石网   评论:0 点击:

真贼兽复原图(来自中国侏罗纪的神、仙二兽)1 6亿年前的真贼兽化石核心提示(化石网报道)据辽宁日报(王敏娜):我来自哪里,不仅是一个哲学命题,也是生物学家的研究课题。人类属于哺乳纲下的灵长目,因此哺乳


真贼兽复原图(来自中国侏罗纪的神、仙二兽)



1.6亿年前的真贼兽化石

核心提示

(化石网报道)据辽宁日报(王敏娜):我来自哪里,不仅是一个哲学命题,也是生物学家的研究课题。人类属于哺乳纲下的灵长目,因此哺乳动物的起源,自然成为“我是谁,我来自哪里”的延伸。不过,在追寻哺乳动物起源的道路上,学术界的争论从未停止,已经灭绝的“贼兽”更是科学家们争论的焦点。有人认为贼兽处于哺乳动物冠群之外,属于比哺乳动物更原始的哺乳形类动物;也有人指出,贼兽就是属于早期的哺乳动物。最近,我国科学家的一项新发现为解开这一谜团提供了证据,将哺乳动物最早出现在地球上的时间向前推进了大约4000万年。

近日,我国古生物学家对辽宁建昌玲珑塔地区出土的6件侏罗纪化石标本研究有了新发现。原来,早在2.08亿年前的三叠纪晚期,哺乳动物便已活跃在地球上,并非此前科学家们所认为距今1.76亿年至1.61亿年的侏罗纪中期,这一重大发现重新定义了地球哺乳动物的历史和起源,引起了业界及社会的普遍关注。那么,科学界对哺乳动物起源研究的进展如何?这6件化石标本为何能将哺乳动物最早出现在地球上的时间向前推进了大约4000万年?新发现又有何重大意义?我们请到了参与此次研究的中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员毕顺东,请他为我们进行详细的介绍。哺乳动物的起源时间学术界争论了100多年

辽宁日报:哺乳动物的起源是很多人都感兴趣的问题。在今年的新发现之前,生物界关于哺乳动物起源的研究情况如何?

毕顺东:哺乳动物起源是进化生物学和分子生物学中的重要科学问题。此前,业界认为哺乳形类动物是介于爬行动物和哺乳动物的过渡类型,它们的下颌骨纤细,具有一些类似爬行动物的特征。哺乳形类动物又可分化出物种丰富的哺乳动物类群,包括现在生活的一些类群。早期哺乳动物,其中包括已经灭绝的贼兽类,都曾被归入哺乳形类动物。不过,在追寻哺乳动物起源的道路上,学术界的争论从未停止,特别是对一些早期化石是否属于哺乳动物有很大分歧,因此一直对哺乳动物系统发育和起源时间也存有争议。

辽宁日报:关于哺乳动物系统发育和起源时间的争议焦点何在?

毕顺东:争议焦点主要就是贼兽类群到底是不是哺乳动物。 2013年,《自然》杂志报道了两种小贼兽化石金氏树贼兽和巨齿兽,这两项研究在哺乳动物起源时间上分歧更大,使争论变得更加激烈。

其中一项研究认为小贼兽处于哺乳动物冠群之外,属于哺乳形类动物,那么真正哺乳动物最早起源于中侏罗纪的早期(1.6亿年前),在出现以后的短时间内,现生哺乳动物 (包括鸭嘴兽,有袋类和胎盘动物)的基干类群在晚侏罗纪以一种爆发式的形式辐射演化出来。

而另一项研究认为小贼兽属于真正的哺乳动物,小贼兽最早出现于晚三叠纪,那么哺乳动物起源于晚三叠纪(2.08亿年前),基干类群在早-中侏罗纪高度分化,然后在晚侏罗纪爆发式辐射的“长导火索”演化模式。

辽宁日报:贼兽是不是哺乳动物的争论为何一直没有得以证实?

毕顺东:小贼兽化石最早出现于英国的晚三叠纪,自达尔文时代就有它的报道,但在过去的170年中,化石标本主要限于孤立牙齿,缺乏完整化石。由于化石零散和稀少,研究人员在100多年内一直弄不清小贼兽类是什么样子,是否属于哺乳动物,甚至弄不清楚孤立的牙齿是来自左侧或者是右侧的齿列。直至我们在辽宁建昌的玲珑塔镇发现了6件侏罗纪化石,并集中在一起进行研究才有所斩获。

这6件化石在发现后,分别被中科院古脊椎动物与古人类研究所、河北唐山自然博物馆、北京自然博物馆、武夷山博物馆和辽宁济赞堂化石博物馆收藏,理论上,5个博物馆的标本,每一件都可以作出相当有意义的文章,但只有把它们集中在一起,才能作出最有力量的文章,在科学内容上最为坚实。 建昌出土的6件化石肯定了贼兽是哺乳动物

辽宁日报:为何说辽宁出土的这6件侏罗纪化石对于研究哺乳动物起源,特别是贼兽类属研究意义重大?

毕顺东:这6件相当完整的化石,从牙齿齿尖,到头骨,到四肢为贼兽提供了全面的形态学信息,对早期哺乳动物的一些关键形态学特征、功能形态、牙齿咬合关系以及微磨痕、系统发育、特征演化、哺乳动物的起源时间等问题,都可进行综合研究。

有了这些化石,我们现在便可以非常清楚地了解贼兽的真实面貌。比如,这类动物的外观体形应当和今天我们所见的松鼠差不多,体重大约是在40克至300克之间,并且其尾巴和足部特征表明它们平常都在树上生活。它们是很好的爬树能手,它们在树上度过的时间可能比松鼠更多。它们的足部已经进化适应了抓握树枝的需要,但并不适合在地面上奔跑。此外还可以推断出,它们可能以昆虫、果实和坚果作为食物,因为它们的牙齿结构非常奇特,拥有很多牙尖突起。

辽宁日报:除了对贼兽的真实面貌有所了解,在对辽宁出土的这6件完整的侏罗纪化石的后续研究中,我们还有哪些重大发现?

毕顺东:我们最大发现就是对哺乳动物进化的一个关键问题,有了一个更为肯定的答案,那就是在化石记录上最早的贼兽是哺乳动物,将哺乳动物最早出现在地球上的时间向前推进了大约4000万年,进而证明哺乳动物早在2亿多年前的恐龙时代便已活跃在地球上。

辽宁日报:这项发现将哺乳动物最早出现在地球上的时间向前推进了大约4000万年,那是不是意味着我们辽宁建昌曾是哺乳动物的最早发源地呢?

毕顺东:我们不能说辽宁建昌曾是哺乳动物的最早发源地,只能说通过完整的6件哺乳动物化石,我们最终确认了贼兽哺乳动物的地位,从而显示最早的哺乳动物起源于2.08亿年前。这个地位的确立,对哺乳动物的起源和早期演化产生一系列的重要影响。

比如,根据此番发现的6件化石,我们命名了神兽、仙兽两个新属下的三个新种,分别是陆氏神兽、玲珑仙兽以及宋氏仙兽,并且在对这批化石进行详尽分析研究的基础上,研究组建立了一个新的哺乳动物支系——真贼兽。

另外,我们澄清了很多有关贼兽牙齿同源性、定位、咬合关系等争议问题。比如,小贼兽类与多瘤齿兽牙齿类似,构造奇特,与其他的哺乳动物牙齿结构明显不同,带有两排纵向平行排列的多个齿尖。

有观点认为,多瘤齿兽属于哺乳动物,小贼兽类位于哺乳动物冠群之外,不属于哺乳形类动物,两者没有共同的祖先,这样带有两排纵向平行排列的多个齿尖的小贼兽类与多瘤齿兽牙齿是分别从不同的祖先独立起源的,是平行进化。

我们的研究认为,小贼兽类与多瘤齿兽都属于哺乳动物,两者具有共同的祖先。这标明带有两排纵向平行排列的多个齿尖的小贼兽类与多瘤齿兽牙齿起源于共同祖先,具有同源性。 成果在《自然》杂志发表对诸多领域有重要影响

辽宁日报:这些研究成果的确立在业界将产生怎样的影响?

毕顺东:这对于哺乳动物演化的研究,将会是有深远影响的。这不光是在古生物圈子里,还会对一些做分子生物学研究、地史时期环境变化研究,哺乳动物和植物依据环境的协同演化以及生物演化的基础理论等相关领域研究产生重要影响。

我们的此次研究成果还发表在9月10日的英国《自然》杂志上,并成为当期《自然》的特别介绍论文。

辽宁日报:我们的生物学家在此项研究中取得如此喜人成绩,令业界为之振奋。那么,如今回过头来想想在寻求答案的过程中,我们遇到最大的困难是什么?

毕顺东:做研究最大的困难,是对科学问题的把握。我们知道有些人,包括一些科研人员可能会认为我们这种类型的研究比较容易,其实这是误解,没有任何科研是容易的。对于有关的科研机会,能不能做成,能不能做好,取决于对一个学科的全面了解和对关键科学问题的把握。比如超市中有大家都能买到的食物,但只有手艺高超的厨师,才能端出与众不同的菜肴。又比如说,每个人都能接触网络,做自己喜欢的事,但只有眼光独到,懂行并有想法和能力、不怕吃苦去努力实施自己想法的人,才能开发出谷歌、百度以及各种一般人做不出来的网络平台。

大家可以想象人们在这170年中,对和贼兽相关的工作,有多少观点和看法,有多少争论和假说。拿到标本,并不意味就能成功。我们花了大量的时间,查阅大量文献弄清楚存在什么样的问题,哪些是关键问题,对于这些问题各种看法的依据分别是什么,我们需要从一个什么角度切入,指出别人的问题,提供我们的证据,既要针对和解决存在的关键问题,又要为以后的研究开辟新的研究方向和思路。这是整个研究真正的难点。

辽宁日报:在具体的技术操作上还遇到了怎样的障碍?

毕顺东:在技术操作上我们也遇到了前所未有的挑战。比如说,真贼兽标本个体比较小,上亿年的标本都很脆弱,但为了了解一些关键特征,我们必须从岩石中,用剔针在显微镜下进行精细修理,一不小心就会毁坏标本。这是一个耗时并且需要细心、尽心、心静的过程。我们有两块标本的头骨,是从岩石板的反面修理出来的。每一个标本的修理都用了一两个月的时间。修理过后的头骨标本有些部位如纸那么薄而透亮。

辽宁日报:为了求证哺乳动物的起源时间,你们的科研团队的确付出了艰辛的努力。感谢毕老师的精彩介绍!

毕顺东

中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员,2011年入选中科院“百人计划”。主要研究方向:中生代早期哺乳动物的起源与演化、新生代哺乳动物化石及相关地层学研究。1995年获北京大学古生物与地层学士学位,2005年获美国霍华德大学解剖学博士学位。

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