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800万年3个快速进化阶段,鲸鱼祖先从小狗模样进化成海洋巨兽

      鲸鱼没有手,但它们的侧鳍的骨骼却长得跟人手的骨骼差不多,这是它们在几百万年的进化过程中遗留下来的陆地哺乳动物特征。要知道,鲸鱼不是鱼,是哺乳纲下的一种偶蹄目动物。

偶蹄目是什么?像牛和鹿这样的动物就是偶蹄目,有人可能会说,不是吧?鲸鱼跟牛马混为一类了,这才是真的“风牛马不相及”吧!

更令人难以置信的是,经过DNA测序后,科学家们发现鲸鱼在基因上跟河马最相近,鲸鱼与河马有着共同的祖先。这个共同祖先,就是下面这个小狗模样的远古陆地哺乳动物,叫巴基斯坦鲸。

你很难相信这样一个小狗模样的动物,在几千万年的时间里进化成长三十多米,重180吨的海洋巨兽吧。

而在最近发表于《当代生物学》(Current Biology)科学期刊上一项题为“鲸目动物头部进化的节奏”的新研究重,来自伦敦自然历史博物馆和大学学院的艾伦・库姆斯博士(Ellen Coombs)领导的一个研究团队指出,鲸鱼(鲸目动物)的多样性是通过三个关键的快速进化期实现的。

这项研究收集了有史以来最广泛的鲸目动物头骨3D扫描数据集,涵盖88个现存物种(占现存鲸目物种的95%)和113个化石物种,覆盖了5000万年的进化历史。

鲸鱼有一段引人入胜的进化史,在短短800万年内从陆地进化为完全水栖。这些标本在历史上有很好的记录,因为它们的尸体很容易保存在海洋沉积物中,而且它们的大尺寸使它们更容易被发现和恢复以供研究。

艾伦・库姆斯博士说:“我们收集了地球上现存鲸鱼的最广泛的颅骨数据集。我们的数据来自现存物种和鲸鱼化石的标本,其中32个保存在自然历史博物馆的收藏中。有史以来最大的鲸鱼物种和动物――蓝鲸――所使用的数据来自于霍普博物馆珍藏的蓝鲸骨架。”

因为头盖骨捕捉到了摄食、呼吸和感觉结构的许多极端变化,所以它非常适合理解这些快速而彻底的变化,但之前的研究还没有重建鲸类头盖骨在其灭绝和生活多样性的整个范围内的进化。

最新公布的研究显示,鲸鱼进化已经经历了三次快速进化,第一次是4780万到4200万年前。这是被称为Archaeocetes的古代鲸鱼第一次来到水里,它们的头骨形态发生了快速变化,这可能是由于缺乏竞争导致的变化,使物种能够利用丰富的食物资源。

库姆斯博士评论道:“在800万年内,鲸鱼的祖先从完全陆地化,比如生活在特提斯海边缘的四足毛茸茸的巴基斯坦鲸,变成了完全水栖动物。从进化的角度来看,这是非常快的。”

当我们看到齿鲸和须鲸的分化时,第二波多样化出现在390万年前。齿鲸的头骨的鼻部和面部区域经历了剧烈的变化,以便进行更专门的回声定位,而须鲸的头骨则适应于大量进食较小的猎物(比如磷虾)。

最后,100万年前到180万年前,我们看到鲸鱼高度专业化的颅骨进化,尤其是在抹香鲸等物种中。回声定位的改进意味着这些齿鲸不再需要在视觉上看到它们的猎物,它们可以潜得更深,成为更专业的食肉动物(猎物种类变得更少)。这项研究还显示,在它们的整个历史中,须鲸的进化速度似乎比齿兽慢。自那以后,须鲸获得了最佳的滤食形态,它们的头骨除了大小之外,没有太大变化。

库姆斯博士补充道:“我们对这项研究感到非常自豪的一件事是样本的分布。在这项研究中,我们做出了很大的努力,研究了南半球包括秘鲁和新西兰在内的重要标本。通过这种方式,我们希望对一个真正征服了全球的群体的进化给出准确的看法。”

库姆斯博士希望未来的工作能够利用这些发现,同时研究环境变化,以充分了解鲸鱼的进化,预测和防止可能危及这些不可思议的生物的变化。

来源:寰宇科学新观察