侏羅獸：最古老的哺乳動(dòng)物 _侏羅獸

中華侏羅獸化石及復(fù)原圖
背景
日前，中美古生物學(xué)家宣布，他們對(duì)遼寧建昌縣出土的一種大約1.6億年前的動(dòng)物化石進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn) ，這種像鼩鼱（qú jīng）一樣的動(dòng)物可能是最早利用胎盤為未出生胎兒提供營(yíng)養(yǎng)的動(dòng)物，是目前已知的最古老真獸類(有胎盤類)哺乳動(dòng)物。這一發(fā)現(xiàn)將哺乳動(dòng)物演化史一舉推前了3500萬(wàn)年。
本版特約這一重大發(fā)現(xiàn)的合作者之一，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院袁崇喜博士，就相關(guān)知識(shí)向讀者做科普解讀。
3500萬(wàn)年——化石與“分子鐘”曾有的時(shí)間空白
2002年4月，英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表的一篇關(guān)于攀援始祖獸的文章震動(dòng)了古生物學(xué)界。攀援始祖獸的化石產(chǎn)自于中國(guó)遼寧省凌源市中生代的義縣組下部地層，其地質(zhì)年代為1.25億年。研究證明，攀援始祖獸是當(dāng)時(shí)已知的真獸類（有胎盤類）哺乳動(dòng)物的最早也是最原始的化石記錄。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)把真獸類哺乳動(dòng)物產(chǎn)生的上限推進(jìn)到距今1.25億年。
在古生物學(xué)界，化石證據(jù)的研究曾經(jīng)獨(dú)步天下，然而近幾十年來(lái)，分子生物學(xué)的研究手段也開始強(qiáng)勢(shì)介入。
1962年，分子生物學(xué)家在對(duì)比了來(lái)源于不同生物系統(tǒng)的同一血紅蛋白分子的氨基酸排列順序之后，發(fā)現(xiàn)其中的氨基酸隨著時(shí)間的推移而以幾乎一定的比例相互量換著，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn) ，可以計(jì)算生物譜系發(fā)育的年代表。這便是所謂“分子鐘”理論。
依據(jù)“分子鐘”理論，分子生物學(xué)家通過(guò)DNA證據(jù)研究顯示，真獸類哺乳動(dòng)物出現(xiàn)時(shí)間應(yīng)該在1.6億年前，早于攀援始祖獸化石記錄的1.25億年。
分子生物學(xué)研究結(jié)果與化石記錄之間的時(shí)間差異成為演化生物學(xué)家和古生物學(xué)家急需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。古生物學(xué)家們將他們的研究目光更多的投向了更為古老的地層。如果能夠在侏羅紀(jì)的地層里發(fā)現(xiàn)真獸類哺乳動(dòng)物化石，那么分子生物學(xué)研究結(jié)果與化石記錄之間的時(shí)間差異問(wèn)題也就迎刃而解了。
新發(fā)現(xiàn)恰好填補(bǔ)了真獸類哺乳動(dòng)物的空白
2009年，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院季強(qiáng)研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)跟以往一樣，在遼西地區(qū)進(jìn)行著野外工作。這一次，他們發(fā)現(xiàn)了一件產(chǎn)自遼寧建昌縣玲瓏塔地區(qū)距今1.6億年的哺乳動(dòng)物化石。化石保存了長(zhǎng)約2.2厘米的不甚完整的頭骨，部分頭后骨架，以及殘留的軟體組織印痕等。雖然在侏羅紀(jì)地層中已經(jīng)有了遼獸、貍尾獸、翔獸、假碾磨齒獸的報(bào)道，但是在遼寧建昌縣玲瓏塔地區(qū) ，哺乳動(dòng)物化石還是首次發(fā)現(xiàn)，它的研究?jī)r(jià)值無(wú)疑是很高的。
化石由北京自然博物館收藏，相關(guān)的科研工作也開始了。顯微鏡下的化石修理是細(xì)致而漫長(zhǎng)的。2個(gè)月以后，修理工作順利結(jié)束。令科研人員興奮不已的是，這件哺乳動(dòng)物居然具有3顆臼齒，這就意味著它很可能屬于真獸類哺乳動(dòng)物！
很快，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所的季強(qiáng)博士、袁崇喜博士，北京自然博物館的孟慶金博士和來(lái)華進(jìn)行合作研究的美國(guó)卡內(nèi)基自然歷史博物館的羅哲西博士組成的科研團(tuán)隊(duì)開始了他們的新的研究工作。化石照片的拍攝、骨骼數(shù)據(jù)的測(cè)量、骨骼素描圖和生態(tài)復(fù)原圖的繪制、分支系統(tǒng)學(xué)的分析、支序圖的解釋等各項(xiàng)工作都有條不紊的展開了。
在一次次的討論、一次次的修改之后，他們向英國(guó)的“自然”雜志投出了科研論文——“來(lái)自侏羅紀(jì)的真獸類哺乳動(dòng)物以及有袋類與有胎盤類的分異” 。焦急的等待后，今年8月25日論文終于順利刊登了。
中華侏羅獸——種名取自化石產(chǎn)地中國(guó)，屬名取自化石的時(shí)代侏羅紀(jì)——這一新屬、新種化石的發(fā)現(xiàn) ，填補(bǔ)了早期哺乳動(dòng)物演化的化石記錄間隔，將真獸類哺乳動(dòng)物起源年代向前推進(jìn)了3500萬(wàn)年，同時(shí)校正了現(xiàn)代基于DNA方法測(cè)定的哺乳動(dòng)物演化時(shí)間。
為今后有袋類哺乳動(dòng)物的研究打開了窗口
中華侏羅獸的體長(zhǎng)約10厘米，體重估計(jì)約15-17克。牙齒特征顯示其為食蟲類哺乳動(dòng)物；而保存完整的前肢和手部骨骼，顯示其具有攀爬能力。對(duì)中華侏羅獸的研究表明，早期真獸類哺乳動(dòng)物演化與新的適應(yīng)有關(guān) ，具有爬樹和逃到上部空間的能力，使真獸類哺乳動(dòng)物開辟了一個(gè)新的生態(tài)位，幫助其能夠在恐龍和其他脊椎動(dòng)物統(tǒng)治的侏羅紀(jì)生態(tài)環(huán)境中生存下來(lái) 。
中華侏羅獸是“已知最古老、最原始的真獸類哺乳動(dòng)物”，在目前的研究程度這種說(shuō)法是沒(méi)錯(cuò)的，但沒(méi)有人可以保證將來(lái)絕對(duì)不可能發(fā)現(xiàn)更古老的真獸類。因?yàn)闊o(wú)論是化石研究還是分子生物學(xué)研究，都是不斷向前發(fā)展的。
最古老的真獸類哺乳動(dòng)物中華侏羅獸的發(fā)現(xiàn) ，更加深入了我們對(duì)真獸類哺乳動(dòng)物的起源和早期演化的研究，同時(shí)也為國(guó)內(nèi)外科研工作者提出了一個(gè)問(wèn)題——既然1.6億年前的侏羅紀(jì)已經(jīng)出現(xiàn)了真獸類哺乳動(dòng)物，那么最古老的后獸類（有袋類）哺乳動(dòng)物是否也會(huì)出現(xiàn)在相應(yīng)的地層呢？我們相信，這個(gè)問(wèn)題會(huì)在將來(lái)的科研工作中得到解決。
釋疑解惑
最早哺乳動(dòng)物
為何都發(fā)現(xiàn)在遼西
我國(guó)遼西及周邊地區(qū)，中生代陸相地層非常發(fā)育，產(chǎn)出20多個(gè)化石門類，數(shù)量豐富，保存精美，是一個(gè)世界級(jí)的古生物寶庫(kù) 。在享譽(yù)全球的“燕遼生物群”、“熱河生物群”中，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了六大類原始哺乳動(dòng)物化石，種類之多、保存之完整已經(jīng)使該地區(qū)成為舉世矚目的中生代哺乳動(dòng)物研究的關(guān)鍵地區(qū) 。2003年在這一地區(qū)發(fā)現(xiàn)的距今1.25億年的中國(guó)袋獸，仍然是目前世界上最古老的有袋類哺乳動(dòng)物的最早化石記錄。
在侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，這一地區(qū)大小盆地、湖泊眾多，植被茂盛，氣候適宜，非常適合生物的生存與繁衍。更重要的是，當(dāng)時(shí)這一帶火山活動(dòng)頻繁，大量的火山灰可以迅速將生物掩埋，并造成缺氧環(huán)境，從而有利于化石的形成。
背景知識(shí)
哺乳動(dòng)物共分三類
大約在2億年前的中生代三疊紀(jì)末期，最早的哺乳動(dòng)物由爬行動(dòng)物中的獸孔目演化而來(lái) 。在漫長(zhǎng)的侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)，弱小的哺乳動(dòng)物始終生活在其它大型脊椎動(dòng)物的陰影下。
早期哺乳動(dòng)物生物地理演化的經(jīng)典觀點(diǎn)認(rèn)為，真獸類和后獸類都起源于北方大陸，早期地理演化的路線是（亞洲＋北美）——（北美＋南美）——（南美＋澳大利亞）。最早的真獸類中華侏羅獸和最早的后獸類沙氏中國(guó)袋獸在中國(guó)的發(fā)現(xiàn)，以直接的化石證據(jù)支持了“東亞起源中心”的假說(shuō) 。
現(xiàn)生的哺乳動(dòng)物包括3大類：原獸類（單孔類）、后獸類（有袋類）和真獸類（有胎盤類）。單孔類最大的特征是消化道、排泄和交配、產(chǎn)卵等繁殖活動(dòng)都是通過(guò)一個(gè)單一的開口（泄殖腔）進(jìn)行的，包括我們熟悉的鴨嘴獸、針鼴等；有袋類的最大特征是雌性在腹部有一個(gè)育兒袋，包括我們熟悉的袋鼠、樹袋熊等；而有胎盤類最大特征是雌性具有胎盤，幼體在母體的子宮中能通過(guò)胎盤吸收營(yíng)養(yǎng)，并排出廢物。有胎盤類是當(dāng)今世界上數(shù)量最多、最具多樣性、最重要的哺乳動(dòng)物類群，現(xiàn)生哺乳動(dòng)物中超過(guò)90%為有胎盤類。
對(duì)于現(xiàn)生的有袋類和有胎盤類我們可以很容易地通過(guò)是否具有育兒袋或者胎盤來(lái)區(qū)分。但對(duì)于一億多年以前的哺乳動(dòng)物化石而言，我們只能通過(guò)保存為化石的牙齒、骨骼特征來(lái)區(qū)別有袋類和有胎盤類。簡(jiǎn)單而言，有袋類具有4顆臼齒，而有胎盤類具有3顆臼齒。
小資料
中生代與新生代
中生代包括：
三疊紀(jì)（距今2.5億年-2.0億年）：三疊紀(jì)末期，哺乳動(dòng)物出現(xiàn) 。
侏羅紀(jì)（距今2.0億年-1.45億年）：哺乳動(dòng)物開始演化、分異，我們的最新成果是出現(xiàn)了真獸類哺乳動(dòng)物——中華侏羅獸。
白堊紀(jì)（距今1.45億年-0.65億年）：哺乳動(dòng)物得到了更大的發(fā)展，甚至出現(xiàn)體長(zhǎng)超過(guò)1米、可以捕食小恐龍的哺乳動(dòng)物。

新生代（距今0.65億年至今）：恐龍滅絕，哺乳動(dòng)物統(tǒng)治世界。
【侏羅獸：最古老的哺乳動(dòng)物】
北京日?qǐng)?bào) 袁崇喜