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哺乳动物是如何从爬行动物进化而来的?

文/语语

提到中生代,我们脑海里总能想象出一幅爬虫类欣欣标的目的荣的场景,天上飞的翼龙,地上跑的恐龙,海里游的鱼龙、蛇颈龙和沧龙,暗藏于河湖中的鳄鱼……地球这个斑斓而又宽广的舞台挤满了爬里手族各大当作员,似乎已经没有我们哺乳动物的位置了。

恐龙支配下的哺乳动物

然而,出乎我们料想的是,中生代的哺乳动物并不单调,它们的多样性超乎我们的想象。要想领会这些中生代的老前辈们,我们先从哺乳动物的初步——哺乳型类起头。

什么是哺乳型类呢?顾名思义,哺乳型动物,就是已经具备了哺乳动物的布局,但还不是真正的哺乳动物。哺乳动物最根基的剖解布局,被认为是下颌只有齿骨一块骨头,并且下颌与颅骨经由过程齿骨—鳞骨关节毗连。而爬虫类下颌都是由多块骨头构成的,下颌与颅骨经由过程关节骨—方骨相连。大师可以摸一摸,我们的下巴骨头是一整块,而爬虫类下巴有好几块骨头,吞咽的时辰还可以摆布拆开(好比蛇)。

一些分类专家认为,真正的哺乳动物仅包含“冠群”,即现存所有哺乳动物的最晚配合祖先,及该祖先的所有后裔。按照该界说,最原始的哺乳动物就是单孔类(鸭嘴兽)。而有些化石类群,虽不属于哺乳类冠群,但已经具备了单一下颌骨,我们就将它们称之为哺乳型类。是以,哺乳型类是哺乳动物祖先标的目的真正哺乳动物演化过程中的过渡类群。

?哺乳型类系统发育图:红框为哺乳型类,蓝框为真哺乳动物

最早的哺乳型类

哺乳动物的祖先是合弓动物。合弓动物,曩昔被作为爬虫类的一个类群,称为似哺乳爬虫类,因为传统的演化分类学派认为,它们在形态布局上更像爬虫类,即仍然处在“爬虫类”这个演化阶段。

然而,现代系统分类学派考虑到合弓类与现存爬虫类亲缘关系很远,而与哺乳动物组成了一个演化支,是以将它们解除在爬行类规模之外。合弓动物,现实上是具有爬行特征的哺乳先祖。

早期文献中归纳的哺乳类与爬行类的一些区别,图中所示爬行类其实是合弓类

合弓类曾经是二叠纪的陆地霸本家儿,但二叠纪末大灭尽使得合弓帝河山崩崩溃,爬虫类乘隙崛起并敏捷占领了地球,而合弓类残存的犬齿兽类则被迫转移地下,旧日皇族之后当作了底层贱民。

就在三叠纪晚期,犬齿兽演化出最早的一批哺乳型类动物,有隐王兽、摩根齿兽、大带齿兽和中国尖齿兽。它们的滋生体例依旧是产卵,固然已经可以对儿女进行哺乳,可是这种哺乳体例很原始,母兽没有发财的乳腺,只能从汗腺排泄出乳汁,幼兽们只好用舌头舔舐母切身上流出的乳汁。

羊膜动物演化树:图示爬行类与合弓类的区别,以及我们祖先是如何一步步从大蜥蜴模样,酿成今天这个样子的

此时的哺乳型类为了遁藏敌害,屈居地下洞窟;为了削减与其他动物的竞争,选择了夜晚步履,寻觅虫豸为食。正因如斯,哺乳型类的夜视能力越来越强,而色觉则越来越弱。哪怕到了今天,除了以我们人类为代表的灵长类,很多哺乳动物都是红绿色盲甚至只有口角视觉。

在夜间活动,视觉的感化有限,听觉就显得尤为主要。是以,哺乳动物增强了听觉器官。合弓动物与爬虫类一样,每边只有一个听小骨,而哺乳动物有三个。每边多出的两块听小骨是从哪里来的呢?

前面我们讲过了,哺乳类最关头特征,是齿骨—鳞骨构成的下颌关节,代替其祖先合弓类及现生爬行类的关节骨—方骨关节。在合弓类标的目的哺乳类演化过程中,方骨和关节骨没有效处了,就垂垂退化,并慢慢往耳部偏向移动,最终演化当作听小骨的一部门。

这一转变就是从哺乳型类起头的。不外,原始哺乳型类的关节骨—方骨关节仍有残存,后来的哺乳动物则完全消逝,这两块骨头与下颌彻底分手,转移到中耳去了。

哺乳类和爬行类耳区对比

我们就以摩根齿兽为例,分解下早期哺乳型类的特征。摩根齿兽糊口在三叠纪期间的英国地域。与大带齿兽同属摩根齿兽目,以虫豸为食,比拟二叠纪的合弓动物,摩根齿兽已经拥有了更较着的齿式分化,这是哺乳动物的特征。我们知道,爬虫类的牙齿没有分化,所有牙齿都是一个外形。摩根齿兽用前面的犬齿捕获和杀死猎物,然后依靠后排拥有三个齿尖的颊齿破坏食物。

摩根齿兽的牙齿已经能进行咬合,可是与今天哺乳类操纵下颌上下活动进行品味分歧,摩根齿兽是经由过程下颌前后移动进行品味的。

此外,摩根齿兽已拥有完全发育的次生腭。次生腭是舌头上方的骨质硬腭(我们也有,伸一伸舌头就可以舔到),感化是将鼻腔和口腔隔离,使哺乳动物能可以到边品味边呼吸。这个布局对不品味的爬虫类是无关紧要的,对哺乳动物则是必需的。

摩根齿兽的牙齿

摩根齿兽的犬齿仿照照旧可以多次替代,尔后侧的颊齿已经与此刻的哺乳动物一样,平生只换一次牙(乳牙换恒牙)。而同期间,更为原始的中国尖齿兽则依旧是平生多次换牙,就像今天的爬虫类。

摩根齿兽的腹肋已经退化,给腰椎供给了更多上下活动的空间,让它们可以矫捷地在各类裂缝中自由穿梭。同时,它们具有修长的四肢,后肢已经具备了哺乳类的特征,呈现出竖立的步态,使它们可以快速奔驰,帮忙它们追逐猎物、遁藏天敌,但前肢仿照照旧保留着原始的爬行姿势。

因为夜行和洞居的特点,摩根齿兽的体型一向呈现小型化的趋向演化,是以可能是有限发展的。此外按照一些剖解学的阐发,我们可以得知这种动物具有内热性,是以代谢率高,属于恒温动物。这些都被认为是哺乳类的特征。

摩根齿兽回复复兴图

走进侏罗纪

在三叠纪末,再次发生了一场大灭尽,鳄鱼的远亲劳氏鳄衰败了,与哺乳动物一路在底层苦苦挣扎的恐龙崛起,开创了地质史上闻名的恐龙时代。而早期哺乳型类则呈现了更为前进的贼兽、柱齿兽和巨颅兽。

1.贼兽

贼兽的臼齿都有2列纵标的目的摆列的齿尖列,上下臼齿彼此咬合。具有初步的研磨功能,与现生哺乳类的磨楔式臼齿有些近似。科学家揣度,贼兽是哺乳型类最早的素食者,以植物的种子、叶子为食。

这个类群最闻名的是巨齿兽。巨齿兽样似松鼠,糊口在地面,后腿有效于防御用的毒刺。而相对更小的神兽、仙兽则转移到了树上糊口,前肢具有抓握功能,以树叶和银杏为食,饰演着侏罗纪时辰的狐猴生态位。

陆氏神兽(上)和宋氏仙兽(下),赵闯

在侏罗纪后期,呈现了一批哺乳型类最早的空中探险者:阿霍氏树贼兽。这是一种糊口在1.6亿年前的树栖哺乳型类,四肢纤细修长,趾骨十分矫捷,具有抓握的能力,可见这是一个十分擅长攀爬的小家伙。

而在树贼兽的四肢与从头至尾巴之间拥有一张庞大的皮膜,表白这个物种具有着较强的滑翔能力。我们可以想象这是一个不竭在树丛间进行穿越捕获虫豸、采集银杏的精灵,碰到危险的天敌甚至会往空中一跃,滑翔数十米甚至百米,遁藏到远处的大树上,像极了今天的鼯鼠和蜜袋鼯。

?金氏树贼兽,赵闯

此外,树贼兽的中耳区已经形当作了比力完整的三块听小骨布局,两块新的听小骨起头与下颌呈现分手,这是贼兽相对摩根齿兽更为前进的一个特征。可是与现生哺乳动物分歧的是,树贼兽支撑鼓膜的骨骼有两块,而现生哺乳动物只有一块,科学家们猜测这可能与新的颌关节形当作和品味的前进有着庞大关系。

2.柱齿兽

尔后则是更进步前辈的柱齿兽类。柱齿兽的身体布局更接近哺乳动物,且臼齿上的齿尖不再像之前的哺乳型类那样呈直线摆列,而是由一个齿尖前后各自附着一个小齿尖,当作等腰三角形。这种牙齿是后宿世磨楔式臼齿的雏形,其工作道理是上臼齿的齿尖与下臼齿的凹槽彼此契合,从而起到堵截、研磨食物的感化。

柱齿兽的牙齿

恰是这种复杂的牙齿,可以让哺乳动物轻松处置各类分歧的食物,从而为哺乳动物的多样演化供给了可能性。可是柱齿兽的臼齿仿照照旧比力原始,齿尖契合水平比不上现生哺乳动物。

葡萄牙的哈尔丹兽是一种地栖的柱齿兽,拥有着短小的后肢和发财的前臂,长于挖掘、打洞,耳部具备了弯曲的耳蜗管,申明哺乳型类的耳朵正在进一步成长完美。

工致柱齿兽拥有着修长、呈弧形的脚趾,踝关节十分矫捷,长于动弹,这是擅长攀爬的特征。嘴里拥有着铲状的门牙,十分近似于今天一些以树汁为食的灵长类的特征,是以科学家揣度,这是一种依靠爪子划破树皮、吮吸树汁的动物。

工致柱齿兽(上)和挖掘柱齿兽(下)

挖掘柱齿兽的脚趾则呈现缩短的趋向,甚至退化失落了一些趾节,脚掌广大、扁平、修长,前肢强壮,头颅则较为狭长,与工致柱齿兽判然不同,这可能是一种长于挖掘的动物,在地底下糊口。

最出格的物种当属獭形狸从头至尾兽,这是一种外形像水獭、却长有河狸一样扁平从头至尾巴的动物,脚有蹼,脚踝处还有防御用的毒刺,锋利的牙齿标的目的内弯曲,并当作直线摆列。这个像鸭嘴兽、水獭、河狸合体的怪胎,申明它是一种擅长泅水与挖掘,而且爱吃鱼的动物。这些化石表白了中生代的哺乳型类其实也是朝着多样化成长。

獭形狸从头至尾兽回复复兴图

细小柱齿兽身上则又拥有着哺乳动物进化的又一主要特征,相对于合弓类和现生爬虫类的棒状舌骨,细小柱齿兽在咽喉处长了鞍状舌骨,可以毗连四周更多的肌肉,有助于提高品味、传输与吞咽的效率。共同拥有齿尖、齿脊的广大臼齿,细小柱齿兽可以高效地处置甘旨的虫豸。

此外,鞍状舌骨上也拥有着更多关节,可以使舌头加倍矫捷地活动。是以科学家揣度,细小柱齿兽已经辞别了早期哺乳型类用舌头舔舐母乳的糊口体例,可以吮吸母体身上甘旨的乳汁。

3.巨颅兽

演化树上更进一步的巨颅兽,体长仅有3厘米,却拥有着与身体不当作比例的庞大脑壳,是以它是一种比力伶俐的动物,可以处置更多复杂的信息。同时听小骨与下颌分手,中耳区起头形当作,耳蜗布局也比柱齿兽更为前进。一系列的剖解学特征表白,巨颅兽处于柱齿兽与真正的哺乳动物之间,哺乳型类迈进哺乳动物仅有一步之遥了。

巨颅兽,仅重2克

恰是这些体型弱小、眇乎小哉的哺乳型类祖先,曝霜露、斩荆棘,在幽暗的地穴和险峻的树冠层里苦苦寻觅出路,躲过天敌的一次次捕杀,艰难地把合弓类的喷鼻火传承至今。当我们晒着光辉的阳光、饮用甘甜的泉水、呼吸新颖的氧气、闻着芬芳的花朵、品尝甘旨的生果的时辰,俨然一副地球霸本家儿的姿态,可曾想过我们的祖先在暗无天日的光阴里惶惑不成终日?

若是有一天深夜万籁俱寂之时,您梦见了哥斯拉,请不要惊奇,因为您的基是以时再度回忆起了昔时一度被恐龙支配的惊骇,以及被囚禁在地底树洞里的那份辱没。

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