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我们的哺乳动物祖先为什么停止产卵?

恐龙时代的生命或许可以解释为什么大多数哺乳动物是胎生而不是卵生。

作者:Riley Black
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图片来源:Olga Gorchichko/Shutterstock

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我们当中没有人是孵化出来的。我们都是活产的,我们可能会认为这是哺乳动物的常态。但事实并非如此。有些哺乳动物仍然产卵,就像我们的祖先在数百万年里一直做的那样。问题是我们祖先是什么时候做出改变的。

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少数现存哺乳动物的生命始于破壳而出。鸭嘴兽和针鼹属于一个古老的哺乳动物类群——单孔目,它们在一亿多年前就与其他早期哺乳动物分化了。直到今天,这些哺乳动物仍然通过产下小的、球形的卵来繁殖,这些卵在里面保护着正在发育中的幼崽(即小鸭嘴兽或小针鼹),直到它们准备好破壳而出。

生育的演变

单孔目动物繁衍后代的方式让我们得以一窥遥远的过去。三亿多年前,哺乳动物的早期祖先从爬行动物亲戚中分化出来。这些原始哺乳动物被称为合弓纲,在数百万年里,它们都是产卵的。因此,胎生相对来说是一种较新的演化方式。胎盘哺乳动物(包括人类)生育发育更成熟的幼崽的方式,在演化故事中出现的也相对较晚。袋类动物生育发育不成熟的幼崽也是如此。

(图片来源:structuresxx/Shutterstock)

structuresxx/Shutterstock

古生物学家面临的任务之一是确定胎生何时以及进化了多少次。“我认为所有非哺乳类合弓纲动物都产卵,而胎生是在袋类动物和胎盘类动物的共同祖先那里进化出来的,”华盛顿大学古生物学家 Christian Sidor 说。他指出,这是对演化历史最简单的解释。虽然大多数爬行动物产卵,但胎生在蓝舌石龙子和蚺蛇等物种中独立进化了 100 多次。然而,就原始哺乳动物及其亲戚而言,现有证据表明胎生只进化了一次。为了确定哺乳动物何时转向胎生,古生物学家必须寻找非常稀少且难以辨别的证据,以了解我们的古代祖先及其亲戚是如何繁殖的。

原始哺乳动物的卵

两年前,古生物学家 Eva Hoffman 和 Tim Rowe 宣布,他们发现了一窝被称为“开延兽”(*Kayentatherium*)的原始哺乳动物。这种像鼬鼠一样的原始哺乳动物属于赛齿兽类,与最早的哺乳动物有关,生活在大约 1.85 亿年前的侏罗纪。在单一地点发现大量后代,暗示这些合弓纲动物仍然产卵。这一窝的数量是任何现存哺乳动物已知最大数量的两倍多。事实上,这些史前幼崽可能相当难伺候。大约 1.7 亿年前,一种早期哺乳动物留下的化石足迹显示,该生物的背部载有重物,可能是一窝像今天的负鼠幼崽一样依附在身上的后代。

像“开延兽”幼崽和足迹这样的发现有助于完善时间线,但首批胎生哺乳动物的确切证据仍在等待发现。“哺乳动物古生物学家实际上并没有花很多时间研究这个问题,主要是因为几乎没有可靠的骨骼或化石证据来提供任何答案,”牛津大学古生物学家 Elsa Panciroli 说。找到化石卵——就像古生物学家为恐龙和其他化石爬行动物找到的那样——将非常有帮助。但原始哺乳动物可能产下了软壳卵,埋在地下时更容易腐烂而不是石化。找到任何化石都像是在沙堆里找针,但发现如此脆弱的东西确实是一个非常罕见的事件。

袋类哺乳动物和胎盘类哺乳动物都有活产后代。自从这两类哺乳动物在大约 1.6 亿年前分化以来,这意味着生活在剑龙和异特龙时代之前的史前哺乳动物可能掌握着关键线索。事实上,备受追寻的证据可能就藏在骨盆里。

“主要的调查线索之一是骨盆,”Panciroli 说。一种被称为多瘤齿兽的、有点像松鼠的哺乳动物可以作为例子。“在多瘤齿兽中,”Panciroli 指出,“骨盆非常狭窄,以至于有人认为没有现实尺寸的卵能通过它。”这些哺乳动物很可能生育活产的、发育不成熟的幼崽——类似于今天的袋类动物。我们自己的胎盘类谱系中最古老的成员,名为“始祖母”(*Eomaia*),也是如此。这个名字的意思是“黎明之母”,它的骨盆大小表明,我们毛茸茸家族的最早成员的繁殖方式更像我们,而不是像鸭嘴兽。

恐龙的影响

Panciroli 说,百万美元的问题是,为什么有些合弓纲动物会做出这种改变。毕竟,原始哺乳动物通过产卵已经做得很好——甚至繁荣了——超过 1 亿年。胎生本身并没有什么绝对优势。答案可能与哺乳动物在恐龙时代经历的体型缩减有关。

在中生代,当爬行动物占统治地位时,哺乳动物及其近亲非常小。最大的大约有獾那么大。这对于躲避恐龙的注意非常有利,但这意味着早期哺乳动物产下的任何卵都必须非常小。“如果早期哺乳动物产下微小的卵,幼崽孵化时肯定发育不成熟,”Panciroli 说。但如果幼崽在体内发育,它们就可以在被带到外界之前变得更成熟,并且在出生后不太容易受到伤害。Panciroli 指出,从那时起,母乳可能使得早期哺乳动物能够喂养那些还不能自己觅食的幼崽。

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答案仍在岩石中,化石记录不断给人惊喜。古生物学家知道要寻找什么证据以及何时寻找,而意外的化石总能改变故事。尽管如此,在小体型下的生存机遇可能赋予了哺乳动物使其成为今天这样的关键特征。温暖的血液代谢、保温的毛皮、小体型,甚至可能是胎生,都可能是在恐龙统治时期进化而来的,这些生存机遇让这些野兽经受住了时间的考验。

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