研究顯示大型哺乳動物如犀牛,演化成較大體型,相對縮小體型需要花費更長的時間
2月8日消息,據美國國家地理網站報道,一項最新研究指出,哺乳動物的體型從老鼠那麼大進化到大像那麼大大致需要經歷2400萬代。
通過化石和現存動物的資料,科學家們對28種不同的哺乳動物群組在過去6500萬年內的進化歷程進行對比分析,結果發現哺乳動物體型變大要比體型縮小更加困難。研究小組發現,一種哺乳動物的體型增長100倍大致需要經歷160萬代,增長1000倍需要500萬代,增長5000倍則大致需要經歷1000萬代。在陸生哺乳動物中,奇蹄目動物,如馬和犀牛,顯示出最快的體型增長速度。有趣的是,在此次被研究的所有哺乳動物中,靈長類體型在進化中變大的速度是最慢的。
這項研究的首席科學家,澳大利亞莫納什大學的進化生物學家阿利斯塔·伊文斯(Alistair Evans)說:“這是一個謎。”他說:“出現一種大型靈長類動物的困難度要遠遠大過出現一種大型的犀牛或大像。出現這種情況的原因可能有很多種,但是看起來靈長類變大的困難的確很大。”
而在所有哺乳動物中,鯨類——包括一般所說的鯨和我們熟知的海豚類動物,則具有最高的體型演化增加速率。它們僅需大約300萬代就讓體型大小增加了1000倍。
伊文斯和同事們懷疑形成這樣的演化速率差異可能跟鯨類生活在海水中有關,海水的浮力可以幫助它們支撐巨大的體重。這樣就讓海洋動物在增加體型方面面臨的挑戰要小於陸地動物。對於海洋哺乳動物來說,對於體型增加的限制條件要少得多。比如說,如果把一頭鯨放在陸地上,它很快就會被自己的體重壓死,體內的器官和骨骼都會被壓碎。
相對快速的縮小
相反,研究還發現哺乳動物體型變小的速度是體型變大過程的30倍。伊文斯說:“哺乳動物體型的增大和變小在速度上存在如此大的差異,這一點非常有趣。”他們的論文已經發表在了《美國國家科學院學報》上。
研究人員表示,這種相對快速的體型縮小可能主要由兩方面的原因導致。首先,增加體重就意味著必須相應增強骨骼以及肌肉的結構和強度以便支撐額外的重量。合作研究員,新墨西哥大學的詹姆斯·布朗(James Brown)說:“當機體變大,它們將遭遇各種限制。要克服這些問題需要新的元素,它需要新的基因,新的基因識別方式。”
第二,設想一下,當機體逐漸變大的過程中,不管它最終變得多麼龐大,最初都是從單個細胞開始逐漸發展的。因此可以設想,要想縮小體型,只要提前終止這一發育過程就行了,相對增加體型,這當然要容易的多。伊文斯說:“你只是提前終止發育程序的執行,而不是去擴展延續它。”
目前為止最詳盡的研究?
大衛·波利(David Polly)是一位印第安納大學的古生物學家,盡管他本人並未參與此項研究,但他評價這項研究是迄今為止對哺乳動物體型演化發展進行的最為詳盡的研究。他說:“通過化石記錄進行演化速率的測量是非常困難的。因此一般當人們通過化石研究演化速率時,只會有選擇性的選取某種特地的物種進行。”
波利還評價稱,這項研究似乎確認了之前很多科學家的猜測,那就是:巨大體型動物的出現在演化史上需要遠比我們之前認為的更長的時間。先前的研究之所以得到較為片面的結論是因為當時人們所進行的往往都是針對某一特定物種在一段較短的地質時間範圍內的研究。
伊文斯和同事們認為他們的這一項研究成果或許也可以適用於其它動物種群,比如恐龍。他說:“事實上我們已經開始堆恐龍的情況展開研究。”但是他也表示面臨的困難很大,主要的方面是“我們並不知道恐龍的一代壽命一般是多長。”(晨風)