图为一种新命名的早期灵长类动物。恐龙灭绝后不久,已知最早的原始灵长类动物,包括这个新物种,通过以树上的果实为食,迅速超越了其他物种。插图:
撰文:艾米
6600万年前,一颗小行星撞击地球,造成灾难性的灭绝事件,一群爬树和吃水果的哺乳动物开始繁衍生息。这些动物(灵长类动物的早期近亲)后来发展出了一个谱系,产生了第一批猴子,以及大猩猩、黑猩猩等类人猿,最后出现了人类。
最近,科学家在一些不寻常的牙齿中发现了已知最古老的灵长类动物化石,这些牙齿已经在博物馆抽屉里保存了几十年。最近发表在《皇家公开赛》杂志上的一项研究描述了其中一些牙齿,它们属于一种名为“.”的新物种。这是一个比现代灵长类动物更小的祖先,生活在 6590 万年前,也就是白垩纪末灭绝事件之后的 10 万年。
“新发现改变了我们对物种进化的看法,”这项新研究的主要作者、华盛顿大学研究早期哺乳动物的生物学教授说。
这些新发现还支持了一种理论,即灵长类祖先与恐龙一起生活,并在导致地球上四分之三生命灭绝的大灭绝事件中幸存下来。新研究中发现的两颗牙齿属于另一个先前已知的物种,该物种也生活在 6590 万年前。如果这个时期存在两种古老的灵长类动物,那么在此之前一定已经出现了某种未知的动物。
“两种灵长类动物同时存在的意义在于,它将灵长类动物的起源进一步向前推进。它们一定是出生在某个地方,”未参与这项研究的多伦多大学古生物学家玛丽说。 。
博物馆抽屉里的古代线索
2003年,他在加州大学伯克利分校古生物博物馆搜寻藏品时,在一个瓶子里发现了一组古代牙齿,于是他把它们放在显微镜下仔细检查。这些牙齿很短,尖端略圆,不属于他(当时是研究生)论文研究的任何哺乳动物。
“哇,”他回忆道,“这些动物一定是我们还没有发现的新物种。”
研究完博物馆里的所有化石可能需要一生的时间。在博物馆里,化石藏品陈列在一排排的柜子里,抽屉里装满了几十甚至上百块化石和化石碎片。总数加起来可达数十万。
这位已故古生物学家和这项新研究的合著者被认为已经出土了 50,000 个此类标本,其中包括最近描述的物种的牙齿。他是一位多产的化石猎人,主要研究领域是小型哺乳动物的进化,自 20 世纪 70 年代以来一直在蒙大拿州东北部的地狱溪地层进行研究。
“其他古生物学家倾向于研究一个特定领域一年、两年或五年,取得相对容易的结果,然后转向新领域。比尔选择了不同的方法,”他说。最后一位研究生,后者于2002年退休。
他非常喜欢地狱溪社区,这可能是他几十年来经常去那里通勤的原因之一。每次实地考察时,他都会先在拥有这片土地的牧场主家里喝冰茶。但在该地区发现的化石也具有不可抗拒的吸引力——“这些问题可以在地狱溪地区得到解答,”说。
地狱溪地层对于理解非鸟类恐龙灭绝的原因以及生命后来如何进化至关重要。地狱溪地层的岩石保存了地球生命的时间线,从大灭绝发生前 200 万年到大灭绝发生后 100 万年。它是世界上为数不多的在大灭绝之前和之后都能发现化石的地方之一。 。
1980年,当小行星撞击地球并消灭恐龙的理论出现时,它遭到了质疑。他认为恐龙数量已经在下降,因此其他因素可能在起作用,例如火山活动增加和气候变化。这为一场持续至今的争论奠定了基础。
他们希望通过研究小行星撞击对与恐龙生活在一起的其他动物的影响,弄清楚 6600 万年前发生了什么。 “所以他建立了这个巨大的化石图书馆来研究脊椎动物和生命史上的转折点,”说。在化石图书馆中,他储存了人类进化起源之谜的关键线索。
追踪灵长类动物谱系
对于灵长类动物的起源,科学家们有两种看法。一些科学家认为,灵长类动物诞生于大约 5600 万年前,化石记录显示,当时的动物与现代灵长类动物具有重要的特征。其他科学家认为灵长类动物出生得更早。
后一个阵营将灵长类动物的谱系追溯到锹形目亚目,这是一个由 140 多种古代哺乳动物组成的类群,以拥有与当今灵长类动物相似的牙齿和骨骼而闻名。以研磨水果并将其在树枝之间移动而闻名。然而,这些古老的动物缺乏现存灵长类动物的前视眼睛和大大脑,引发了关于这些更像猴子的亚目是否是真正的灵长类动物的争论。
“我想尝试找出灵长类动物的起源,”纽约城市大学布鲁克林学院的生物人类学家、这项新研究的合著者说道。 “我对研究绝对是灵长类动物没那么感兴趣。”
1965年,一组科学家发现了后来被证实为类猴动物中最古老的牙齿化石:.牙齿的历史可以追溯到6300万年前,后来的化石发现将诞生日期推回到6500万年前。
然而,科学家们长期以来一直怀疑它可能更古老。现代灵长类动物的进化模型和遗传学研究表明,灵长类动物的第一个近亲起源于大约 8150 万年前的白垩纪时期,但由于缺乏该时期的化石证据,古生物学家无法确定这一点。证实这个理论。
当 2009 年在古脊椎动物学会的一次会议上首次发现时,科学家发现的唯一证据是牙齿和下巴碎片。当他得知他感兴趣时,他被邀请到他的博物馆寻找标本。
“有时这个领域的人们会严格保护他们的化石不被其他人研究,”说。 “但比尔却反其道而行之,允许一位年轻的研究人员研究他的收藏,这位年轻的研究人员非常高兴与他合作。”
2012年,当在显微镜下检查微小的化石碎片时,发现它们是踝骨。在 2015 年的一项研究中,他和另外两名同事分析了关节灵活性,发现动物可能能够在树林中自由移动。最早的灵长类祖先的图片开始出现。
“这是我研究以来的第一个恍然大悟的时刻,”说。
在大灭绝后的地球上蓬勃发展
到了 2018 年,他因为迟迟没有发表他所知道的另一项重要发现而自责。尽管他在2003年发现牙齿化石后得到了帮助,但此后生活的变化影响了他进一步的研究:完成论文、攻读博士后和找到工作。
“我担心有人会在我们之前发表一项研究,”他说。 “有人可能会发表对比我们更古老的物种的研究,或者他们发现了同一物种的牙齿并对其进行了研究。”
但最终决定重新开始未完成的工作。他邀请合作对新化石进行研究。
研究人员使用一种称为放射性测年的技术,通过已知的衰变率来测量化合物的存在,将样本的年代确定为 6600 万年前白垩纪结束后的 10 万年。这使它们成为已知最古老的灵长类动物化石。
在仔细研究了地狱溪出土的数十块颌骨碎片后,研究小组确信,除了已知物种的化石之外,他们还发现了一个新物种。他们以蒙大拿州一位农民的名字命名了这个新物种,这位农民允许他们和同事在他们的土地上进行研究。
这一时期同时存在两个物种表明猿猴谱系可以追溯到白垩纪。如果是这样,这就引发了我们的祖先如何在大规模灭绝事件中幸存下来的问题。研究人员开始研究这些早期灵长类动物如何受到它们所生活的环境的影响:这片土地上的开花植物种类不断增加,有霸王龙等顶级掠食者,还有三角龙。巨型食草动物。
科学家们长期以来一直认为,早期灵长类动物与其他哺乳动物的区别之一是它们对水果的饮食偏好。在这项新研究中,研究人员将早期灵长类动物的饮食与与它们生活在一起的其他动物的饮食进行了比较。
“如果我们要考虑灵长类动物在其环境中发挥的特殊作用,那么我们需要将它们与与它们一起生活的其他动物置于相同的环境中,”说。 “这是这项研究比之前任何研究都做得更好的事情之一。”
它的牙齿较短,尖端较圆,非常适合磨碎水果和其他植物,而当时许多小型哺乳动物的牙齿较长且尖,可以压碎昆虫的外骨骼。 2015 年的研究还表明,这些早期灵长类动物能够在树上找到它们最喜欢的食物,同时在地面上躲避捕食者。
据说当时的果实比较小,和浆果差不多大小,基本长在树枝的末端。在大灭绝事件发生后的几年里,水果变得更大,与近亲数量的激增同时发生。白垩纪末期后的几年里,类猴动物的种类增多,并广泛分布在现在的北美洲地区,约占地狱溪地区所有动物群的25%。
“这是共同进化的一个例子,植物开始为灵长类动物提供含有较大种子的肉质水果,从而成为美味的零食,”他说。 “然后这些灵长类动物在穿过树林时开始[通过粪便]传播种子。”
生活在树上也可能促进了灵长类动物的进化,这些灵长类动物具有与现代猴子密切相关的特征,例如跳跃的能力和有助于判断树枝之间距离的前向眼睛。 “这似乎是第二步,”说。 “首先,他们必须爬上树,并能够摘取树枝尖端的果实。”
尽管如此,更像猴子的亚目和后来进化的灵长类动物之间仍然缺少联系——一种将两者联系起来的未知动物。 “如果幸运的话,我们一生就能找到一个,”说。 “或者我们可以找到新的化石来证明我们完全错了。”
最原始的灵长类动物
关于灵长类动物的进化仍有许多谜团有待解开,包括这个谱系的起源以及这些像松鼠一样的爬树动物如何进化成今天的类人猿。
其中一些答案可能很快就会出现。目前有大约 100 块化石记录在案,但在地狱溪地层中还发现了另外 1,500 块牙齿和颌骨化石碎片,有待研究人员进行研究。
在利基基金会的资助下,计划研究这些化石并继续寻找伯克利收藏中的其他骨骼。
“看起来我们正在慢慢填补空白,”说。 “我们只有零碎的东西,但这使我们能够建立更大的图景,更好地了解我们作为灵长类动物的早期进化历史。”
然而,他们在这个过程中失去了一位重要的合作者。 2020 年 11 月 17 日,就在他们的联合研究发表前几个月,他因癌症去世,享年 88 岁。
但现在带着自己的学生来到地狱溪的人说,这项研究延续了他导师的遗产。 “如果没有他的知识和贡献,这一切都不可能实现。”
“他是一位真正的英雄,”补充道。 “他不仅知识渊博,而且还非常友善并投入时间辅导学生。比尔不仅在科学贡献方面影响了该领域,而且还培养出了一大批至今仍然活跃的杰出古生物学家,也影响了这个领域。”
(译者:流浪狗)
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