為了適應(yīng)穴居和挖掘，哺乳動物們進(jìn)行了哪些演化“操作”?
來自中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所等單位的研究人員，報(bào)道了1.2億年前的早白堊熱河生物群的兩個(gè)哺乳形動物新屬新種，分別是產(chǎn)自九佛堂組的三列齒獸中國掘獸和義縣組的真三尖齒獸陳氏掘齒獸。為了適應(yīng)穴居和挖掘需要，這兩個(gè)新種屬演化出了相近的挖掘和適應(yīng)穴居的功能。這是熱河生物群中首次發(fā)現(xiàn)前爪挖掘型穴居哺乳動物。相關(guān)研究成果4月7日在線發(fā)表于《自然》雜志。
三列齒獸中國掘獸和真三尖齒獸陳氏掘齒獸正型標(biāo)本的骨架都保存基本完好。其中，中國掘獸的正型標(biāo)本保存有已報(bào)道三列齒獸中最完整的頭后骨骼，也是熱河生物群里首次發(fā)現(xiàn)的基干哺乳形動物化石，代表了非哺乳下孔類迄今為止已知最晚的孑遺物種。
兩種動物都具有明顯的、適應(yīng)掘土穴居生活的肢骨特化。和地面行走奔跑、樹上攀援、水中游泳的種類相比，其肢骨變得短粗，前肢尤甚，后肢較弱。肱骨強(qiáng)壯，其遠(yuǎn)端極寬，達(dá)到肱骨長度的60-70%。強(qiáng)壯的內(nèi)外髁突為腕部和指屈肌和伸肌的附著點(diǎn)，可以產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)、外的力量，用于挖掘。
作為挖掘工具，兩種動物的手掌寬闊，爪長而結(jié)實(shí)，第一指骨明顯長于其它指骨，而其它的指骨和掌骨都變短、變粗。軀干長而靈活，脖子短粗有力，尾巴小減小阻力，這些都是挖掘型穴居動物肢骨常見的適應(yīng)變化。
“特別的是，在中國掘獸后掌中，第一掌骨和指骨完全退化丟失。陳氏掘齒獸的頭骨也體現(xiàn)了一些相關(guān)的適應(yīng)變化，頭的輪廓呈三角形，吻部尖，鼻骨變厚，眼眶較小，枕部增大用于附著頸、肩部肌肉，以輔助掘地。”中科院古脊椎所副研究員毛方園說。
基于簡約法和似然法，這項(xiàng)研究進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析，從以哺乳型動物為主體，擴(kuò)大到了哺乳形動物。毛方園表示，從該系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系看，穴居和挖掘適應(yīng)在不同的哺乳形動物中多次獨(dú)立演化。由于適應(yīng)類似的生態(tài)環(huán)境，以及有相似的生物力學(xué)需要，親緣關(guān)系很遠(yuǎn)的物種也會趨同演化，形成類似的骨骼表型特征。但即便均為適應(yīng)挖掘而演化出的同樣強(qiáng)壯的手掌，也具有一些差異，中國掘獸的手腕部卻比較長，腕骨關(guān)節(jié)面不明顯;而掘尖齒獸的腕骨跟現(xiàn)生哺乳動物的類似，緊湊而有明確的關(guān)節(jié)面。
為了適應(yīng)穴居和挖掘需要，哺乳形動物的骨骼表現(xiàn)除了肢骨的特化，還伴隨有椎體的形變和量變。根據(jù)現(xiàn)生哺乳動物基因調(diào)控中軸骨數(shù)目和體節(jié)分區(qū)形態(tài)機(jī)制，結(jié)合化石記錄，研究人員提出哺乳動物化石軀干的多樣性表型變化范圍和現(xiàn)生哺乳動物的類似，體現(xiàn)了具有一定可塑性的發(fā)育機(jī)制，這種機(jī)制在中生代哺乳形動物中已經(jīng)形成，并保持到現(xiàn)生種類中。
研究人員推斷，為適應(yīng)自然選擇，一個(gè)物種產(chǎn)生的生態(tài)習(xí)性，如運(yùn)動的快慢、背部穩(wěn)定性、步態(tài)對稱性、以及新陳代謝效率等，會影響胚胎發(fā)育機(jī)制，在不同種類中形成多樣的脊椎數(shù)量和形態(tài)的變化，從而使其軀干具有多種變化以適應(yīng)不同環(huán)境。在化石和現(xiàn)存的哺乳動物形態(tài)中觀察到的多種模式表明，發(fā)育和選擇壓力可能對特定物種的作用方式是不同的。但發(fā)育機(jī)制的可塑性和多樣的選擇壓力，對哺乳形類動物中軸骨形態(tài)多樣性演化起了關(guān)鍵作用。(記者 陸成寬)
關(guān)鍵詞： 熱河生物群
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