一只小袋鼠，或称幼袋鼠，在母亲的育儿袋中休息。幼袋鼠在母亲的育儿袋中哺乳，直到大约一岁。
我的拇指和食指之间夹着一个软木塞。软木塞上插着一枚小小的针。针尖上精致地粘着一块指甲屑大小的颌骨——这是1.15亿年前在如今的澳大利亚，一只在蕨类植物和倒下的原木下匆匆穿行的小型哺乳动物仅存的遗骸。
我正和古生物学家汤姆·里奇坐在墨尔本莫纳什大学的一个实验室里。墙上排列着一排排木抽屉，里面装满了海龟壳、鱼骨、恐龙脚趾等化石遗骸。但这块颌骨——以及上面排列的牙齿——是主角。里奇正在解释牙齿错综复杂的切面，他指的是放大牙齿图上的区域。
“这里是切片的三角座，”他指着下磨牙尖锐的前半部分说道。“后面是上牙着陆并磨碎食物的盆地。”这种紧密互锁的排列是哺乳动物独特的创新，也是进化中的关键进展。每对上下牙齿可以同时切片食物并像研钵和研杵一样研磨。拥有这些牙齿的动物可以选择各种各样的食物——木质种子、水果、叶子、昆虫或小型动物。
“它看起来不像有1.15亿年历史，”里奇说。“它看起来真像是一种你不会期望在5000万年前才能见到的哺乳动物。”
它尤其不像生活在澳大利亚的动物，因为颌骨和牙齿显示出在母亲子宫内滋养幼崽的动物特征。澳大利亚是袋鼠和考拉等奇异哺乳动物的故乡，它们在短暂的妊娠期后在外部育儿袋中滋养幼崽。生物学家将第一组称为有胎盘哺乳动物，第二组称为有袋哺乳动物。他们曾认为有袋动物只能在澳大利亚这样偏远的**繁衍生息，在那里它们与有胎盘哺乳动物的竞争隔绝。但如果里奇是正确的，而且他的颌骨意味着它所表现出的意义，那么有胎盘哺乳动物不仅比以往想象的更早地生活在澳大利亚，而且还可能与有袋动物竞争并失败。这种情况颠覆了一个关于一些最早的哺乳动物起源以及它们如何殖民世界的长期理论。
大约1.15亿年前，恐龙称霸地球。唯一的类似哺乳动物的生物通常比老鼠小，它们在灌木丛中奔跑追逐昆虫。当时只有两大洲。地质学家称北部大陆为劳亚古陆，南部大陆为冈瓦纳古陆。这两块大陆都在分裂。劳亚古陆将成为北美洲、欧洲和亚洲部分地区。冈瓦纳古陆则成为南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲、马达加斯加和亚洲南部地区。
大多数古生物学家认为，化石表明有胎盘和有袋哺乳动物都起源于北方大陆，距今已有1.1亿多年。大约8000万年前，当两大洲接触时，这两类动物据称都蔓延到了南方大陆。恐龙也在大约这个时候灭绝，这使得哺乳动物得以扩张和多样化。有胎盘哺乳动物在大多数地方占据主导地位；有袋动物只在澳大利亚和南美洲部分地区繁盛。
但如果里奇的猜测是正确的，那么这场进化大戏的第一幕和第二幕将截然不同：有胎盘哺乳动物不仅在远古时期生活在澳大利亚，它们还起源于这片广阔的第一大陆的南部，并在1亿多年前冈瓦纳大陆解体期间传播到北方大陆。里奇和他的同事将这一新理论称为“伊甸园假说”。
莱斯利·库尔，里奇团队的一员，和我一起坐在车里，俯瞰着澳大利亚东南部沿海地点“平坦岩石”的悬崖。雨点落下，海浪拍打着下面的海滩。她告诉我，大约1.15亿年前，这片海岸线是一个平底山谷，澳大利亚和南极洲在此连接。宽阔的砾石河流蜿蜒穿过那个山谷，它们的古老沉积物至今仍可在这些悬崖中找到。
我们拉上防风衣的拉链，沿着楼梯向下走到悬崖底部。走了几码后，库尔跪下，指着一些似乎像劣质油漆一样滴落到悬崖薄薄的水平石层中的石块斑点。她说这些滴落物暗示了古代的气候和地形。大约1.15亿年前，这里比现在寒冷得多，泥土被推入下面的永久冻土层，形成了这些斑点。
地质学家说，这个山谷曾经可能位于南纬75度，离南极只有15度。年平均气温大约是冰点，夏天可能高达华氏70度，冬天则骤降至低于零下10华氏度。
尽管寒冷、下雪，每年冬天还有三个月的黑暗，但生命在这里蓬勃发展，就像今天阿拉斯加部分地区气候相似的地方一样。三英尺粗的树蕨、针叶树、苏铁和银杏森林覆盖了山谷底部。这里发现的数百块骨头表明，袋鼠大小的禽龙科恐龙啃食着灌木丛，同样还有长达小型汽车大小的甲龙。大型两足食肉动物在雪中寻找小型猎物，或者它们冬眠。与现代鸭嘴兽相关的产卵单孔目哺乳动物在灌木丛中穿行。翼龙和原始鸟类在空中滑翔，河流中则充满了海龟、鱼类和食鱼蛇颈龙。
汤姆·里奇和他的同事们认为，这块半英寸长的颌骨属于一只1.15亿年前生活在如今澳大利亚的有胎盘哺乳动物。牙齿对化石鉴定至关重要，因为它们既耐用又受到基因的严密调控。例如，爬行动物的牙齿是简单的锥形尖牙；哺乳动物的牙齿以形成复杂交错的上下臼齿的盆状和齿尖而著称。右侧的插图显示了颌骨臼齿上的15个特征。里奇认为颌骨属于有胎盘哺乳动物的原因之一是它有三颗臼齿和一颗较小、有些相似的前臼齿。有袋哺乳动物有四颗臼齿。
库尔停下来指出悬崖底部的黑色斑点砂岩。这些斑点是河流中堆积的碳化木屑。“看起来像是一些年度洪水事件，”她说，并指出斑点岩石中的五个层次。“每一层都直接沉积在前一层之上。很有可能它们是连续五年沉积下来的。”
这些层级向下倾斜，没入海浪之中。再往海浪深处，有一个数百块骨头沉降的地方，也许是因为沙洲减缓了古老河流的水流。自1997年在这里发现第一块颌骨以来，里奇的团队又从岩石中凿出了至少28块。许多颌骨来自两种被里奇认定为有胎盘哺乳动物的生物——*Ausktribosphenos nyktos*和*Bishops whitmorei*。
这里没有发现其他类型的哺乳动物骨骼。里奇说，他的预感是“我们遇到了参孙效应。参孙用驴的颌骨杀死了一千名非利士人。那是身体上最坚硬的骨头。”对于哺乳动物来说，颌骨是最有可能保存数千年的遗骸。
里奇的颌骨宝库并非唯一表明有胎盘哺乳动物可能起源于冈瓦纳古陆的线索。1999年，来自芝加哥菲尔德自然历史博物馆和加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的一个团队在马达加斯加发现了一块1.7亿年前的颌骨，看起来像是属于有胎盘和有袋哺乳动物共同祖先的。2001年，阿根廷埃吉迪奥·费鲁格里奥古生物博物馆的一个团队在阿根廷丘布特省1.6亿年前的岩石中发掘出一块有趣的颌骨。尽管阿根廷团队怀疑这块骨头来自产卵哺乳动物，但其他古生物学家认为它显示出有胎盘哺乳动物的特征。这些化石和里奇的发现一样颠覆了人们的假设。它们出现在曾属于冈瓦纳古陆的地点——如果说有胎盘哺乳动物起源于劳亚大陆的北部，这些地点就不应该有它们的踪迹。
分子研究也得出了与有胎盘哺乳动物源于劳亚古陆不符的结果。当遗传学家比较世界有胎盘哺乳动物的DNA序列时，结果汇集成一棵包含四个主要类群的家谱。通过研究每个类群DNA内部的变异，研究人员估算出这些类群分化并发展为独立实体所需的大致时间。他们的计算表明，最古老的两个类群大约在1亿年前出现，比其他两个类群早了1000万年。令人惊讶的是，这两个较古老的类群由在南美洲和非洲发现的哺乳动物组成。它们包括大象和树懒等动物。
在劳亚古陆尚未发现这些较古老的南美洲和非洲类群的明确化石证据。即使这些较古老的类群曾经在劳亚古陆有尚未发现的祖先，这些生物也不可能在那么久之前迁移到南部大陆，因为冈瓦纳古陆和劳亚古陆直到大约8000万年前才接触。
阿德莱德南澳大利亚博物馆馆长、哺乳动物学家蒂姆·弗兰纳里表示，这些不一致之处可以通过有胎盘哺乳动物起源于冈瓦纳大陆而非劳亚大陆的简单假说来解决。
“最早的分支在南半球，”他说，“所以那里是你寻找胎盘起源的地方。巧合的是，我们在南方发现了这些看起来像胎盘哺乳动物的化石。”
冈瓦纳大陆是当时最大的陆块，比现在的欧亚大陆大40%，它也孕育了其他主要的动物类群，包括鸣禽以及蟒蛇和蚺蛇的祖先。为什么不能是胎盘哺乳动物呢？如果最早的胎盘哺乳动物起源于冈瓦纳大陆，它们可能在距今约1.5亿年前到5000万年前的整个时期都在向北迁移。这个理论是可信的，因为有记载的地质变化。在冈瓦纳大陆存在的很长一段时间里，一股热流从地球深部的地幔中升起，反复分裂冈瓦纳大陆板块，导致陆地碎片向北漂移。最大的碎片包括注定要成为印度、缅甸（缅甸）和现代东南亚其他地区。胎盘哺乳动物可能被碎片带往北方，或者被非洲带往北方，当时非洲从冈瓦纳大陆分离，并最终与欧洲和亚洲对接。
你不断变化的星球
化石记录本应显示，有胎盘哺乳动物在1.1亿多年前在北半球进化，并于8000万年前开始向南部大陆迁移。一个有争议的理论，基于地质事件和化石证据，提出有胎盘哺乳动物可能起源于南部大陆，并在1亿多年前，当最初的两大陆——劳亚古陆和冈瓦纳古陆——分裂时，扩散到世界各地。
冈瓦纳古陆继续分裂，澳大利亚和南美洲在3000万至6000万年前与南极洲分离。南极洲的隔离使得强大的洋流得以环绕其流动，不受任何陆地阻碍。这彻底改变了全球气候。洋流将南极洲锁定在永久冰冻之中，并使澳大利亚陷入更冷更干燥的天气。“这是一次全球性的事件，”澳大利亚国立大学专门研究花粉的古生物学家利兹·特鲁斯韦尔说。“我认为一旦植被覆盖被破坏，雨林被破坏，澳大利亚就会成为一个充满挑战的地方。”
如今，澳大利亚充满了在地球上其他地方罕见的植物和动物。最著名的例子是有袋动物。当欧洲生物学家在18世纪首次遇到它们时，他们认为它们看起来可笑、古怪且 hopelessly antiquated。那些软软的粉红色有袋动物幼崽出生时看起来几乎没有生命。这种发育不全的幼崽似乎是明确的信号，表明有袋动物的子宫过于原始，无法孕育有胎盘哺乳动物所能分娩的那种发育完善的胎儿。它们似乎介于温血、胎生的有胎盘哺乳动物和冷血、卵生的爬行动物之间。
然而，有袋动物的进化故事却复杂得多。古生物学家现在知道，有袋动物并非在澳大利亚进化。化石发现表明它们起源于劳亚大陆。北美洲拥有最多的痕迹，但最近的一些发现也指向亚洲。有袋动物辐射到南美洲，可能是通过加勒比海的岛链，然后穿越南美洲和南极洲迁移到澳大利亚。生物学家推测，有袋动物在澳大利亚之所以数量众多，仅仅是因为它们在其他地方的主要竞争者——胎盘动物——尚未迁移到澳大利亚大陆。
里奇的发现预示着一种完全不同的殖民模式。如果早期哺乳动物在南部大陆繁盛——里奇认为那块颌骨来自一种早期的有胎盘哺乳动物（参见第70页关于颌骨牙齿特征的图注）——那么有袋动物在澳大利亚的霸权就不是地理隔离的偶然。
墨尔本大学生物学家、有袋动物繁殖专家玛丽莲·伦弗里（Marilyn Renfree）认为，有袋动物非常适应在充满挑战的条件下生存。“有袋动物在生理上没有任何劣势，”她说。
有袋动物根据特定的生存技能调整了哺乳动物基本的哺乳特征。伦弗里说，在子宫外喂养后代，为面临多变环境的母亲提供了更大的灵活性。如果干旱导致食物供应锐减，一只红袋鼠可以简单地停止产奶，让幼崽死亡——很快就会有另一个幼崽在路上。有生育能力的雌性袋鼠会储存一两个处于假死状态的胚胎，一旦一只幼崽死亡，另一个胚胎就会开始发育，并在四周后出生。相比之下，例如，一只怀孕的驼鹿，无论条件如何变化，都必须滋养胎儿八个月直到分娩。在恶劣条件下，额外的能量需求会危及母亲。
有袋动物的新陈代谢还有其他惊喜。生物学家曾认为有袋动物的代谢率在休息时比有胎盘动物低30%，这代表着一种原始的哺乳动物代谢形式。“但是有袋动物在运动时增加代谢活动或保持温暖的能力优于有胎盘动物，”悉尼新南威尔士大学比较生理学家特伦斯·道森说。“普通有袋动物的代谢机器动力更强。”这种更宽泛的代谢率是由比有胎盘动物心脏大25%的有袋动物心脏提供动力，并且与精英运动员一样，在休息时心脏跳动得更慢。
在休息时减缓新陈代谢“效率极高，”堪培拉联邦科学与工业研究组织的比较生理学家休·廷代尔-比斯科说。“当条件恶劣时，你只需关闭新陈代谢，就不必吃那么多，但当条件良好时，你可以将其提升到六倍的速度。没有有胎盘哺乳动物能做到这一点。”
有袋动物
袋鼠、袋鼬、袋熊和斑袋貂是有袋动物，它们在澳大利亚的生态位相当于北美洲的鹿、老鼠、旱獭和飞鼠。在育儿袋中哺乳幼崽减少了对大量母体投入的需求——在不确定的环境中，这是一种很好的策略。一个缺点是：有袋动物生长较慢，因此大脑比有胎盘哺乳动物小。有袋动物没有表现出有胎盘哺乳动物那样的惊人多样性。澳大利亚约有140种有袋动物，其中许多已经灭绝或濒临灭绝。澳大利亚本土的唯一有胎盘哺乳动物是老鼠和蝙蝠。南美洲有三种有袋动物，包括72种负鼠。北美洲只有一种有袋动物：弗吉尼亚负鼠。
