顶级掠食者的黎明：远古食肉动物如何进化成陆地霸主

顶级掠食者的黎明：远古食肉动物如何进化成陆地霸主 异齿龙是二叠纪早期（约 2.98-2.72 亿年前）的一种早期掠食性合弓动物。(陈列于加拿大皇家泰尔博物馆）。资料来源：Suresh A. Singh。研究人员研究了肉食性合趾类动物的颌骨解剖和体型，利用这些特征重建了这些远古食肉动物可能的进食习惯，并绘制了它们的生态进化图。他们发现，大约在2.7亿年前，合趾目动物的颌骨功能发生了重大转变，这与捕食行为的重大转变有关，对我们最早祖先的进化具有重要影响。随着食草动物的体型越来越大，速度越来越快，食肉动物为了生存，开始适应成为体型更大、捕食能力更强的食肉动物。捕食适应性的关键进化转变第一作者、布里斯托尔地球科学学院的苏雷什-辛格博士解释说："早期的合弓动物，如著名的异齿龙，有很长的下颌和很多牙齿，以确保一旦捕获猎物，猎物就无法逃脱。然而，我们发现颌部功能发生了变化，颌部变得更短，肌肉效率更高，集中在颌部前端的牙齿更少这些颌部适应于进行深而有力的咬合。""这一变化表明，后来的合体食肉动物更注重重创猎物，从而更快地杀死猎物。在这些后来的合弓动物中，有最早的剑齿食肉动物！这一变化突出表明，捕食者面临着来自猎物的新的选择性压力。"二叠纪晚期（约 2.59-2.52 亿年前）的 狼蜥兽，一种更高级的肉食性合趾目动物，也是最早的剑齿食肉动物之一。(陈列于加拿大皇家安大略博物馆）。资料来源：Suresh A. Singh这一发现为合趾目动物进化的关键一步提供了重要的背景。"这项研究的合作者阿明-埃尔斯勒（Armin Elsler）博士补充说："一直以来，合趾目颌骨的重组都被认为是哺乳动物进化的重要一步。"这些变化不仅提高了颌骨的效率，还标志着颌骨最早的重新发育，这也造就了哺乳动物复杂的耳朵。是什么推动了这第一步？我们的研究表明，部分原因是来自猎物的生态压力"。对现代进化论认识的影响共同作者汤姆-斯塔布斯（Tom Stubbs）博士说："下颌功能转变的时间与新的更大更快的食草动物的进化相吻合，这种食草动物会给捕食者带来更大的挑战。食肉动物受伤或被杀的风险增加了，所以一些近体食肉动物变得更大、更善于杀戮，以克服这些风险"。这一转变反映了捕食者与猎物之间相互作用的新动态，表明陆地上的生命发展得更快了。信息图表展示了下颌功能解剖学和身体大小的差异，以及在研究中发现的古代食肉类合趾目动物更多类似哺乳动物行为的潜在生态推论。图片来源：Suresh A. Singh 的作品。图片插入来源：克鲁格目击高清。古生代晚期是动物首次开始完全在陆地上生活、进食和繁殖的时期，该研究的共同导师迈克-本顿（Mike Benton）教授说，"它们完全变成了陆生动物，在新的栖息地定居，并在远离它们以前依赖的水生环境的内陆开发新资源。我们的研究结果表明，随着这些早期陆生动物越来越适应陆地生活，它们所面临的选择性压力也发生了变化捕捉另一种能够快速移动并长得更大的动物要比捕捉滑溜溜的小鱼或两栖动物困难得多。"艾米丽-雷菲尔德（Emily Rayfield）教授也是这项研究的共同导师。她补充说："捕食者与猎物之间的相互作用是当今动物行为的重要驱动力，因此，通过数百万年的解剖进化看到这种影响，并发现它们有可能推动我们自身进化史上的一些重大飞跃，是一件非常了不起的事情。它凸显了古生物学家如何利用形式与功能之间的关系来探索不同的史前动物可能是如何生活的，这可以告诉我们很多关于地球上生命进化的信息。"研究人员还发现，合体食肉动物的形态多样性在这一转变之后有所增加，在二叠纪中晚期大约 2.65-2.51 亿年前增加了适应更快撕咬速度或更强撕咬力的新功能类群。通过评估这些新食肉动物物种的大小在不同群落中的比较，他们意识到这些群落可能已经开始与现代食肉哺乳动物的群落非常相似。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

有关远古豪猪的发现解开了1000万年前的进化之谜

有关远古豪猪的发现解开了1000万年前的进化之谜 长期以来，生物学家和古生物学家一直在争论北美豪猪的起源问题，DNA表明它们的历史有1000万年，而化石则表明它们可能在250万年前才开始进化。一项新的研究利用在佛罗里达州发现的一具近乎完整的豪猪骨骼，通过比较与南美物种的解剖学差异，澄清了这一时间线，并得出结论：北美豪猪确实是一个古老的群体。这项研究得到了一门独特的大学课程的支持，它还探索了豪猪和其他哺乳动物在各大洲之间更广泛的迁徙和进化模式，强调了环境变化是如何塑造它们的适应性和生存能力的。图片来源：佛罗里达博物馆，杰夫-盖奇摄发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志上的一项新研究声称，由于在佛罗里达州发现了一具异常罕见、几近完整的豪猪骨骼，这一争议得到了调和。作者通过研究北美豪猪和南美豪猪骨骼结构的关键差异得出结论，但要得出结论并非易事。这需要一整个班的研究生和本科生以及数年的精心准备和研究。第一作者娜塔莎-维特克（Natasha Vitek）说："即使是经验丰富、具备所有必要专业知识的馆长，也需要花费大量时间才能完全研究和处理一具完整的骨骼。在佛罗里达自然历史博物馆攻读博士期间，维特克与古脊椎动物馆馆长乔纳森-布洛赫（Jonathan Bloch）合作开设了一门大学课程，让学生们通过研究豪猪化石获得实践研究经验。"远古辐射孕育了世界上最大的啮齿动物豪猪是啮齿类动物的一种，它们的祖先可能起源于 3000 多万年前的非洲。此后，它们的后代通过陆路流浪到亚洲和欧洲部分地区，但它们前往南美洲的旅程是哺乳动物历史上一个特别具有决定性意义的事件。它们横渡大西洋很可能是通过漂流当时非洲和南美洲的距离比现在近得多。它们是第一批踏上南美大陆的啮齿类动物，并在那里进化成豚鼠、栗鼠、毛冠鼠和豪猪等著名的类群。有的动物长成了巨人。有一些像老鼠一样的笨重动物，体长可达 5 英尺，装有一个比李子还重的小脑袋。已经灭绝的水豚的近亲甚至长到了奶牛那么大。豪猪的体型相对较小，并进化出适应南美洲茂密雨林树梢生活的能力。如今，它们借助长长的手指在树冠中穿行，手指上长有钝尖的镰刀状爪子，角度恰到好处，可以抓住树枝。它们中的许多还长着能承受自身重量的长尾，在攀爬和摘取果实时使用。北美豪猪（左）和南美豪猪（右）在长达 1000 万年的时间里一直处于不同的进化轨迹上。图片来源：佛罗里达博物馆，克里斯汀-格雷斯拍摄尽管南美洲的动物有着良好的通行记录，但在数百万年的时间里，南美洲一直是个死胡同。南北美洲之间有一条水流湍急的巨大海道，大多数动物都无法穿越，只有对少数几种动物例外。大约 500 万年前，巴拿马地峡高出海平面，切断了太平洋与大西洋的联系。几百万年后，这座陆桥就成了古代拥堵的"公路"，车水马龙，川流不息。史前大象、剑齿虎、美洲虎、美洲驼、山雀、鹿、臭鼬和熊从北美洲流向南美洲。反向跋涉的有四种不同的树懒、超大的犰狳、恐怖鸟、水豚，甚至还有一种有袋动物。这两类动物的命运截然不同。南迁的哺乳动物表现相当不错；许多哺乳动物成功地在新的热带环境中站稳了脚跟，并存活至今。但是，几乎所有向北冒险进入寒冷环境的品系都灭绝了。如今，只有三种哺乳动物幸存下来：九带犰狳、弗吉尼亚负鼠和北美豪猪。新化石捕捉到进化的蛛丝马迹向北旅行的动物不得不面对新的环境，这些环境与它们离开时的环境几乎毫无相似之处。温暖的热带森林让位于开阔的草原、沙漠和寒冷的落叶林。对于豪猪来说，这意味着要应对残酷的冬天、更少的资源，以及从树上下来在陆地上行走。它们还没有完全掌握在陆地上行走的诀窍；北美豪猪的最大地面速度大约为每小时 2 英里。南美豪猪身上有一层中空、重叠的绒毛，很有威胁性，这些绒毛可以提供大量保护，但对调节体温作用不大。北美洲豪猪用隔热的毛皮和长长的针状绒毛取代了这些绒毛，当它们感到威胁时，绒毛就会竖起来。豪猪还不得不改变它们的饮食习惯，这也改变了它们下颌的形状。"冬天，当它们最喜欢的食物不在身边时，它们就会咬树皮，以获取树皮下的软组织。这不是很好的食物，但聊胜于无，"维特克说。"我们认为，这种进食方式选择了一种特殊的下颌结构，使它们更善于磨牙。"它们还失去了前伸的尾巴。尽管北美豪猪仍然喜欢攀爬，但这并不是它们的强项。博物馆中的标本经常有骨折愈合的痕迹，很可能是从树上摔下来造成的。在化石中可以观察到许多这些特征。问题是化石并不多。根据维特克的说法，大多数化石都是单个的牙齿或下巴碎片，研究人员经常将它们与南美豪猪混为一谈。那些被认为属于北美豪猪的化石缺乏关键特征，而这些特征可以为古生物学家提供豪猪如何进化的线索。因此，当佛罗里达博物馆古生物学家阿特-波耶在佛罗里达州的一个石灰岩采石场发现一具保存完好的豪猪骨架时，他们非常清楚这具骨架的意义。该研究的资深作者布洛赫说："当他们第一次把它带来时，我感到非常惊讶。像这样不仅有头骨和下颌，还有身体其他部位许多相关骨骼的化石骨骼非常罕见。通过它，我们可以更全面地了解这种已经灭绝的哺乳动物是如何与环境互动的。我们立刻注意到，它与现代北美豪猪的不同之处在于，它有一条专门用来抓住树枝的尾巴。"通过将化石骨骼与现代豪猪的骨骼进行比较，布洛赫和维特克相信他们能够确定豪猪的身份。但这需要大量的工作，一个人无法在短时间内独立完成。于是，他们共同开设了一门古生物学大学课程，整个学期唯一的作业就是研究豪猪骨骼。维特克说："只有像佛罗里达博物馆这样的地方才能教授这种东西，因为那里既有藏品，又有足够的学生来研究它们。我们的重点是下颌、四肢、脚和尾巴的细节。这需要进行一系列非常详细的比较，你可能在第一次看到时根本不会注意到。"研究结果令人吃惊。这具化石没有强化的吠咬颚，也没有前伸的尾巴，因此看起来与南美豪猪的关系更为密切。但维特克说，其他特征与北美豪猪更为相似，包括中耳骨的形状以及下部前牙和后牙的形状。综合所有数据，分析结果一致给出了相同的答案。这些化石属于一种已经灭绝的北美豪猪，这意味着这一群体的历史悠久，很可能在巴拿马地峡形成之前就已经开始了。但是，关于这个类群曾经有多少个物种，以及它们为什么会灭绝，仍然存在疑问。维特克说："我们的研究还没有解决的一个问题是，这些已经灭绝的物种是否是今天还活着的北美豪猪的直系祖先。豪猪也有可能两次进入温带地区，一次在墨西哥湾沿岸，一次在西部。我们还没有到达那里。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：