最新研究证明恐龙灭绝后哺乳动物才敢在白天活动,灵长类最先

澎湃新闻记者 吴跃伟

2017-11-07 15:35 来源:澎湃新闻

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恐龙对地球上的动物产生过怎样的影响?
人们很难想象,因为对恐龙的恐惧,恐龙同时代(中生代)的哺乳动物,生活“单调”得只剩下夜间世界,全部昼伏夜出。
直到6600万年前,恐龙灭绝后,哺乳动物才敢在白天活动。昼行性哺乳动物第一次出现:猴子、猩猩……
11月7日凌晨零点,来自以色列特拉维夫大学和英国伦敦大学学院的研究人员在《自然-生态与演化》上在线发表论文,提出了上述假说。
他们是在分析全球几乎所有现存哺乳动物的昼夜行为数据后得出的上述结论。
并非所有的恐龙都是昼行性的。迅猛龙和一些翼龙具有明显的夜行性特征,但研究人员没有发现恐龙时代昼行性哺乳动物存在的证据。
该论文的第一作者和共同通讯作者、以色列特拉维夫大学的博士研究生Roi Maor告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),该研究直接支持了“夜行瓶颈假说”。后者是人们理解哺乳动物进化的核心概念。在今天,这种理解尤其重要,因为它是规划有效保护方案的必要条件。
据伦敦大学学院官网信息,该论文的共同通讯作者、该校教授Kate Jones称,“把古老哺乳动物行为上的转变,跟当时的自然环境联系起来非常困难。所以,我们还不能说恐龙的灭绝导致哺乳动物在白天变得活跃。但在我们的研究中,看到了清晰的相关性。”
75年前的假说:昼行的瓶颈是恐龙
75年前,1942年,当时在美国韦恩大学医学院(原Wayne University College of Medicine)从事研究工作的科学家戈登•林恩•沃尔斯(Gordon Lynn Walls)发表了一本关于脊椎动物眼睛及其进化的研究专著(The Vertebrate Eye and its Adaptive Radiation )。他注意到哺乳动物的眼睛形状、视网膜结构、视觉通路与其他动物的不同之处。
在这本书中,他提出了“夜行瓶颈(nocturnal bottleneck)假说”。
戈登•林恩•沃尔斯认为,正是因为某种巨大的瓶颈存在,才导致早期哺乳动物长期囿于夜间活动,并产生了适应性。
这种巨大的瓶颈就是恐龙,或者恐龙带来的生存威胁。
早期哺乳动物为了避免与已经占据霸主地位的恐龙接触,担心被捕获,所以选择了在夜间活动。而现存大多数哺乳动物对夜间活动的适应,是对这一古老习性的继承。
此后,人们在解剖学、形态学到分子生物学的研究中,收集到越来越多支持“夜行瓶颈假说”的证据。
比如,人们发现,现存绝大多数哺乳动物,无论是昼行性的,还是夜行性的,其眼睛的角膜直径与眼球轴向长度的比值都很高,这样的眼睛在昏暗光线下的敏锐程度更胜一筹。
与其他脊椎动物相比,哺乳动物眼睛在明亮光线下感知色彩的感受器类型更少,也许是为了补偿视力上的缺陷,哺乳动物的嗅觉、听觉和触觉,比如猫的胡须,都大大增强了。
但Roi Maor等人在论文中表示,这些证据更多是间接证据,而非直接相关的证据。更重要的是,此前的研究无法解答昼行性哺乳动物是什么时候出现的。
昼行是否帮哺乳动物称霸地球,需进一步研究
与化石数据相比,他们更喜欢动物行为数据。比如,一些化石暗示相关动物是夜行性的,但事实却相反。据伦敦大学学院官网信息,一位署名作者表示,“我们活在阳光下的很多适应性的改变、进化特征,存在我们的软组织里。”换句话说,这些进化特征在骨骼或化石上可能看不到。
而动物行为是基因和生存压力选择的结果。
他们用现存哺乳动物的行为数据构建进化树,来预测、重建其“最近祖先”(MRCA)的行为模式。
根据其行为模式的不同,研究人员将这2415种哺乳动物分为夜行性、昼行性、混合型(昼夜都活跃)、晨昏型(只在傍晚或拂晓时活跃)、超昼夜型(不分昼夜,每隔特定时间就活跃)动物。
他们重点关注了前三种动物,并根据关于哺乳动物进化的两种主流假说,将它们先后构建到两种进化树上,然后使用可逆跳转的马尔科夫链蒙特卡洛算法(rjMCMC),来估计三种昼夜行为模式之间发生转变的速率,以及进化树上每个节点的后验概率。
至此,他们成功地把一个生物学问题变成了一个数学问题。通过比较概率的大小,研究人员就可以判断哪种情况更符合逻辑:是夜行性哺乳动物演化出了昼行性哺乳动物,或者是相反的可能。
Roi Maor告诉澎湃新闻,该论文是他博士论文中的一章。在做这项研究时,他遇到最大困难之一是收集2415种哺乳动物的昼夜行为数据。他花费了数百个小时从数据库和文献中搜集这些数据,而编程和分析又花费了数月。
但令他很开心的是,在同时使用三个统计方法、两个模型进行分析后,最终得出的结论都是一致的:数据显示,早期的哺乳动物是夜行性动物。恐龙减少或灭绝后,混合型、昼夜都兴奋的哺乳动物出现,最后,昼行性哺乳动物“登场”。
混合型、昼夜都兴奋的行为模式,被认为是为了应对两种相反的自然选择压力。比如鳞翅目的蛾子和一些蝴蝶,它们夜里被蝙蝠捕食,白天又成为鸟的猎物,所以采取了这种生存策略。
大约5200万年前-3300万年前,猿猴灵长类作为最早的昼行性哺乳动物出现。猿猴灵长类是唯一一种演化出对白天活动获得良好适应的哺乳动物,其视觉灵敏度和色彩感知力可以与一些鸟类和爬行动物相媲美。
Roi Maor的目标是找到能更好表征哺乳动物物种之间相关性的方式,这样的话,“我们就可以进一步地研究数以百万年前的动物了。”
距今6600万年前的白垩纪-古近纪的物种灭绝事件中,地球上所有非鸟类恐龙、大多数脊椎动物、无脊椎动物和植物都消失,恐龙时代随之结束,哺乳动物开始了“统治”。“但哺乳动物昼行行为的出现,是否帮助其取得了胜利,还需要进一步研究。”研究人员在论文中写道。
研究人员同时表示,需要进一步研究来补足哺乳动物的进化树,以给出昼行性动物首次出现的更确切时间。
责任编辑:崔烜澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 哺乳动物 “夜行瓶颈假说”

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