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化石胎儿显示早期鲸类在陆地上产子

探索古鲸 Maiacetus inuus,它是理解鲸鱼进化及其从陆地到海洋过渡的关键一环。

作者:Ed Yong
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九年前,由密歇根大学的 Philip Gingerich 领导的一队化石猎人发现了一件惊人的事物——一具古老鲸鱼的石化遗骸,但它与之前发现的任何鲸鱼都不同。在该生物的腹部, lay a collection of similar but much smaller bones. They were the fossilised remains of a foetal whale, perfectly preserved within the belly of its mother. Gingerich says, "This is the 'Lucy' of whale evolution."

这些生物对科学界来说是全新的,Gingerich 将它们命名为*Maiacetus inuus*。属名是希腊语“*maia*”(意为“母亲”)和“*ketos*”(意为“鲸鱼”)的组合,而罗马生育之神 Inuus 则被用作种名。

首先发现的是胎儿的牙齿,直到周围(体积大得多)的骨骼被揭示出来,Gingerich 才意识到他的团队发现了什么——这是有史以来第一个[strike]祖先[/strike]古代鲸鱼的胎儿骨骼(观看视频)。除了母鲸和幼鲸,该团队还发现了同一物种的另一具化石,保存状况甚至更好。它较大的体型和更大的牙齿表明它是一只雄性。

这三具骨骼非常完整且保存完好,以至于 Gingerich 将它们比作罗塞塔石碑。它们提供了对该古代鲸鱼在完全适应海洋生活之前的独特生活方式的无与伦比的洞察。它是如何分娩的,它住在哪里,它如何争夺配偶——它生活中的所有这些方面都通过这些美丽的新发现得到了揭示。

*Maiacetus* 与我们今天认识和喜爱的鲸鱼不太一样。它是该类群最早的祖先与今天在水中畅游的完全海洋化版本之间的中间形态。首先,它仍然拥有强壮的后腿,这些腿适合游泳,但也能让它在陆地上行走。

另一证据告诉我们,*Maiacetus* 绝对是两栖动物——它的胎儿在子宫里是朝后的。如果母鲸能活到分娩(根据胎儿的大小判断,它离分娩不远了),婴儿将面朝世界。没有现存的鲸鱼或海豚是这样出生的——它们的所有幼崽都是向后出生,尾部先行,以最大限度地减少因长时间分娩而溺水的风险。头朝前出生意味着*Maiacetus* 是在陆地上分娩的。

鲸鱼对水生生活的适应性极强,以至于它们与其他哺乳动物的关系并不容易确定。幸运的是,它们的进化过程被一系列“过渡化石精美地描绘出来,记录了它们在漫长时间里身体的变化

它们从类似鹿的祖先进化而来,这些祖先是生活在陆地上的有蹄类哺乳动物,偶尔会冒险进入水中。该家族的早期成员包括*Pakicetus*,一种食肉动物,拥有长长的有蹄的腿,一张狗一样的嘴,以及只有鲸鱼及其亲属才有的独特的内耳。从那时起,该家族逐渐在水中变得更加自在,后来的物种如*Ambulocetus* 拥有强壮的尾巴和明显适应游泳的后腿。

这些适应在原鲸科动物中变得更加极端,这是一个包括*Rodhocetus* 等物种的群体。它们拥有类似海豹的身体,可能还有现代鲸鱼一样的尾鳍,但它们仍然保留着强壮的后腿来支撑它们在陆地上的体重。后来的鲸鱼,如*Basilosaurus* 或*Dorudon*,则大不相同。它们的后腿很小——比现代鲸鱼的后腿大,但无法行走。它们的髋骨也与脊柱分离。它们是完全的海洋动物。

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新发现的*Maiacetus* 属于原鲸科——与它们的原始有蹄类祖先相比,它已经发生了一些变化,但不如*Basilosaurus* 那样彻底适应海洋生活。Gingerich 认为它们在海中觅食,然后在岸上休息、交配和分娩。它们的牙齿适合吃鱼。它们的腿能够提供游泳动力并支撑它们在陆地上的体重,但它们无法让它们游得很远,也不能提供很大的陆地灵活性。这些腿将这种动物限制在陆地和海洋的边界——万金油,但无一精通。

胎儿在子宫里是单独的,这表明*Maiacetus*(就像现代鲸鱼一样)在每一次繁殖期间都将精力投入到抚养一个幼崽上。正如我所提到的,婴儿将在妈妈在陆地上安全时头朝前出生。胎儿很大,牙齿发育良好,恒牙的生长已经开始。在哺乳动物中,像这样的高级牙齿是幼崽将成为活动且有能力的年轻动物的迹象——就像小鹿出生后不久就能奔跑一样。

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雄性骨骼比雌性大 12%,活体动物体重将重 39%。与其他海洋哺乳动物相比,两性之间的这种体型差异实际上相对较小。这表明雄性不必为了争夺配偶而进行过于残酷的竞争,因为那些进行残酷竞争的动物(如象海豹)会变得极其庞大,而将雌性远远甩在后面。这些搏斗者会将雌性囤积在后宫中,而*Maiacetus* 没有这样做,这表明它做不到。也许食物和住所是广泛分布的商品,无法囤积和防御。

总而言之,Gingerich 最新的发现是他迄今为止最迷人的发现之一。这三个个体遗骸经受住了 4800 万年的压缩,今天,它们描绘了一幅古代物种生活的极其生动的画面。它们是鲸鱼的事实更是锦上添花。这个类群的故事是进化领域中最精美描绘的故事之一,每一次新发现都备受期待。

参考文献:PLoS ONE Gingerich PD, ul-Haq M, von Koenigswald W, Sanders WJ, Smith BH, et al. (2009) New Protocetid Whale from the Middle Eocene of Pakistan: Birth on Land, Precocial Development, and Sexual Dimorphism. PLoS ONE 4(2): e4366. doi:10.1371/journal.pone.0004366

更新:关于这个故事的其他报道,我强烈建议阅读Carl Zimmer (Loom) 和Brian Switek (Laelaps) 的文章。这两位博主之前都对鲸鱼进化进行了广泛的写作,我用他们的文章作为这篇报道的大部分背景阅读材料。

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