我想，达尔文生日周恰逢一系列关于进化转变的新报道，这是很应景的。周一，有关于长有牙齿的古代鲸鱼如何变成须鲸的新闻——这得益于一种似乎同时拥有牙齿和鲸须的古代鲸鱼化石的发现。今天的新闻则将我们从海洋带到树林——发现了原始蝙蝠的化石。蝙蝠的祖先从爬行的、像鼩鼱一样的哺乳动物转变为娴熟的飞行者，这个转变过程一直以来都颇为神秘。今天发现的新化石让我们能够比以往任何时候都更深入地回溯这一转变。蝙蝠的起源是吸引科学家们，我想就像蝙蝠被蚊子群吸引一样，是一个引人入胜的重大问题。我们发现了一个极其成功的动物群体。它们占地球上所有哺乳动物物种的四分之一。它们是唯一演化出动力飞行能力的三个脊椎动物谱系之一（鸟类和翼龙是另外两个）。其中许多拥有令人惊叹的回声定位能力，它们在黑暗中尖叫，通过回声的变形来捕捉经过的猎物。科学家们一直想知道，它们是如何完成这种转变的。它们是从树上的滑翔者开始的吗？它们是在开始飞行之前就开始回声定位，还是在之后？十年前，我为《Discover》写了一篇文章，探讨了这些问题。通常，当我回顾十年前的文章时，我都会因为科学的无情进步使它们变得过时，变得像古董一样而感到尴尬。但我想，这篇文章仍然是一篇相当不错的背景介绍。并非我能在 1998 年就预见到未来。只是蝙蝠起源的谜团在过去的十年里几乎没有进展。这个谜团是这样的：经过几个世纪的化石挖掘，发现了距今已有 5000 万年的蝙蝠化石。它们发现于怀俄明州，是完整的蝙蝠，前肢是身体的三倍长，长长的手指支撑着飞行膜。它们的耳骨形状也表明它们能够回声定位。当时还不清楚，现存的蝙蝠群中，哪一个与这些化石群关系最密切。一个群体是大型蝙蝠（megachiropterans），包括果蝠，它们没有回声定位能力。其他蝙蝠，即微型蝙蝠（microchiropterans），都能回声定位。那么，这些线索是如何整合在一起的呢？找到一个新的化石是解决这个问题的最有效方法之一。但在过去的十年里，古生物学家们徒劳地继续搜寻。当然，他们并没有束手就擒，说最早的蝙蝠一定是凭空出现的。经过漫长的时间，今天，一个科学团队在《自然》杂志上报告了耐心得到了回报。他们描述了一种最近发现的化石，名为芬尼氏始祖翼龙（Onychonycteris finneyi）。它来自怀俄明州与发现其他早期蝙蝠化石相同的绿河组。（上图显示了科学家们研究的一个标本；还发现了部分压扁的头骨和其他骨骼。）科学家们将芬尼氏始祖翼龙的解剖结构与其他化石和现存蝙蝠进行了比较，绘制出一棵新的进化树。在这棵树上，芬尼氏始祖翼龙占据了最深的分支，使其成为已知最原始的蝙蝠。芬尼氏始祖翼龙拥有长长的前肢和手指，表明它也能飞行。（它还有其他飞行必需的装备，例如可以固定强壮飞行肌肉的胸骨，以及可以完成整个飞行冲程的肩骨。）但芬尼氏始祖翼龙还拥有一系列其他已知蝙蝠都不具备的特征——这些特征有助于揭示蝙蝠的身体构造是如何一步步演化的。在其被发现之前，从未发现过现存或化石蝙蝠的全部手指上都有爪子。大多数蝙蝠只剩下单个爪子；化石蝙蝠的其他手指上有微小的凸起。而芬尼氏始祖翼龙的五个指头上都有发育良好的爪子——第一个和第二个手指上的爪子较大，其他手指上的爪子较小。它的四肢也与其他蝙蝠不同。它的前肢相对较短，后肢相对较长——换句话说，它的四肢更像行走哺乳动物的四肢。科学家们认为，这一原始的四肢和爪子组合让芬尼氏始祖翼龙比后来的蝙蝠谱系更灵活地在树上攀爬。科学家们已经找到了一种方法，仅凭蝙蝠翅膀的形状就能预测其飞行方式。对于芬尼氏始祖翼龙而言，它短小的翅膀表明它在滑翔和扇动之间交替。如今，这是一种罕见的飞行方式，在鼠尾蝠中可见。同等大小的其他蝙蝠从不滑翔。考虑到芬尼氏始祖翼龙是迄今发现的最原始的蝙蝠，科学家们推测，早期的蝙蝠是作为滑翔者开始的，然后逐渐在飞行中增加了扇动。后来，一些蝙蝠谱系演化出了更强劲的、无滑翔成分的飞行方式。芬尼氏始祖翼龙就处于这一转变时期。看起来，回声定位也是在芬尼氏始祖翼龙与其他蝙蝠分支之后才演化出来的。它头骨的耳骨形状与现存的回声定位蝙蝠不同，这表明它必须依靠视觉和听觉来捕捉猎物——从它的牙齿来看，猎物是昆虫。科学家们认为，飞行首先在蝙蝠身上演化，而回声定位则是在后来才出现的。飞行甚至可能促成了回声定位的演化。蝙蝠发出尖叫声需要消耗大量能量。全动力飞行的蝙蝠发出回声定位的声音可能成本较低，因为它们已经有力地上下扇动翅膀，将空气挤出肺部。芬尼氏始祖翼龙化石还有许多其他引人入胜的细节，将使科学家们忙碌很长时间。大多数现存蝙蝠的背部和尾部之间有一层膜。其中一些蝙蝠将其用作网，它们通过回声定位锁定猎物，然后用尾膜捕捉猎物，将头部向下伸去咬住猎物。芬尼氏始祖翼龙无法这样捕猎，因为它没有回声定位能力。但它确实有尾膜。因此，尾膜可能演化出来是为了帮助飞行，例如让蝙蝠转弯或刹车。只有在一些较年轻的蝙蝠谱系中，它才演化成了一个捕猎网。芬尼氏始祖翼龙的发现令人振奋。它让我想起了另一种早期飞行生物——始祖鸟的发现。1861年，德国的采石工人发现了一块1.5亿年前的鸟类化石，它兼具新旧特征：全身覆盖羽毛，拥有能够飞行的翅膀，但它还有一条长长的骨质尾巴、牙齿、爪子以及其他现存鸟类不具备的爬行动物特征。在很长一段时间里，始祖鸟是理解从陆地奔跑的恐龙到鸟类转变的最佳化石。现在，多亏了古生物学家的不懈努力，它与其他许多相关的谱系分支一起，占据着一席之地——这些分支不仅包括早期鸟类，还包括类似鸟类的恐龙。希望芬尼氏始祖翼龙也能很快有同伴。更新：在回应下面约翰的评论时，我想添加论文中展示的头骨材料的图片...
