這種小腦袋的古代鼠類為什麼在進化史上如此重要?

2020-12-05 5GH

大約在7000萬年前,正是恐龍走向滅絕的時期,在一個古老島嶼的森林裡生活著一種小型哺乳動物。和當時的大多數哺乳動物一樣,它體型嬌小:不比老鼠大。但是,這個現代哺乳動物的遠古親戚絕非尋常之輩,它頭顱中令人驚訝的小腦為我們提供了「島嶼物種是如何顯著改變進化」的線索。

羅馬尼亞布加勒斯特大學(University of Bucharest)古生物學家Zoltán Csiki-Sava及其同事在今年早些時候公布這種哺乳動物的部分骨架,科學家才得以對這個白堊紀的生物有所了解。研究人員將這種物種命名為Litovoi tholocephalos,意思是「穹形腦袋的統治者」。

Litovoi剛被發掘時,人們並沒有立即意識到它對進化歷史的重要性。2014年,研究人員在羅馬尼亞的Haeg盆地發現了這種哺乳動物的化石。當時,科學家認為它是一種古老齧齒哺乳動物(多瘤齒獸,multituberculate)的一種。它之所以引起研究人員的興趣,是因為在這個年代的巖層中極少能發現哺乳動物,但與此同時,在這片地方卻發現了眾多的多瘤齒獸化石。然而,當Csiki-Sava和他的同事使用CT掃描技術仔細檢查頭骨的時候,他們立刻意識到事情並不簡單。

讓科學家們驚訝的是Litovoi的腦袋是如此的小,它的大腦要比相同體型的哺乳動物的大腦小得多。這個特徵,以及「Litovoi在其他任何地方都沒有被發現」的事實,暗示這個小小的哺乳動物是一個古老物種的「倖存者」,這個現象被稱為「島嶼效應」,或者「島嶼法則」,這個概念最早由生物學家J. Bristol Foster在1964年提出,所以也在「Foster法則」。

作為一個科學假設,島嶼效應的基本定義是這樣的:島嶼是孤立的區域,經常導致生活在這些區域上的物種發生獨特的進化。在島嶼上,動物通常比在大陸的動物小,以適應它們所受限制的空間。例如,印度尼西亞的Flores島就因為生活在上面的小型象和小型史前人類(通常被稱為「霍比特人」)而聞名。

但島嶼效應也有另一種表現方式:由於沒有大型捕食者的存在,通常的小型動物卻變得非常巨大。例如,在500萬到300萬年前,一種名為「米諾卡島兔王」(Nuralagus rex)的巨大的兔子就生活在西班牙的Menorca島上。

在Litovoi所生活的年代,我們現在所知道的羅馬尼亞被海洋淹沒了,小島嶼為恐龍和其他陸地物種提供了避難所。孤立的環境讓這些物種的進化途徑發生了一些奇怪的轉變。Litovoi不成比例的小腦袋就是島嶼效應的一個例子。

早期的考古研究發現,棲息在島嶼上的河馬,山羊甚至原始人類都出現了大腦減小的現象。由於大腦需要消耗大量能量,因此在資源往往有限的島嶼上,更小的大腦有利於較小能量消耗。

這一發現與羅馬尼亞出土的其他動物物種相吻合,這些物種也顯示出島嶼生物的進化跡象。例如,來自白堊紀羅馬尼亞的一些恐龍體型都相對矮小。馬扎爾龍(Magyarosaurus)是一種長頸草食性恐龍,他們是泰坦巨龍(titanosaur)的縮小版。就像名字所描述的一樣,泰坦巨龍的體型可以像藍鯨一樣大,而其縮小版的羅馬尼亞馬扎爾龍只是和一頭牛差不多大小。

更有趣的則是巴拉烏爾龍(Balaur bondoc)。這種食肉動物的體型大小與其近親伶盜龍(Velociraptor)相當;但是,伶盜龍每隻「手」上有三個手指,腳上有一個大型趾爪,而巴拉烏爾龍每隻「手」只有兩個手指,腳上卻有兩個趾爪。

如果小腦袋的Litovoi是「島嶼效應」的結果,那麼,它將是成為最早的哺乳動物「島嶼效應」案例。此外,它還表明,「減少大腦尺寸但不減小體型」,是動物應對島嶼生活做出的另一種進化方式。

Litovoi獨特的進化還不僅如此。恐龍時代的哺乳動物通常都是小型的,都是夜間生活的食蟲類動物,直到6600萬年恐龍的統治時代結束後,才進化出更豐富的類型。但是,研究人員在過去幾十年間採集到的化石表明,情況可能不是這樣的。在恐龍的鼎盛時期,哺乳動物確實保持相對較小的體型,但它們的形式是多樣化的:從史前的浣熊和土豚,到類似於海狸和飛鼠的遠古哺乳動物。

多中心化在中生代期間蓬勃發展,演變成各種大小的物種,棲息在從森林到沙漠的不同環境之中。像Litovoi這樣的多瘤齒獸正是恐龍時期多樣化的哺乳動物的一員,他們堪稱「迄今為止最成功的哺乳動物」:即使在恐龍統治時代,尺寸也並非決定性的生存因素。

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