秘魯發現遠古「四足鯨」化石:能陸上行走,也是遊泳健將

2020-12-06 騰訊網

現代的鯨不僅是地球上最大的哺乳動物，其中重達180噸的藍鯨更是地球歷史上出現過的最重的動物，是當之無愧的海中霸主。然而在 5000 多萬年前，鯨的祖先不過只有狼那麼大，並且是在陸地上奔跑的四足動物。鯨類如何重返海洋，一直是困惑人類的生物演化謎題之一。

圖：現生最大的動物——藍鯨

近期，一個由來自秘魯、法國、義大利、荷蘭和比利時的科研人員組成的團隊宣布，在秘魯海岸距今4260萬年的海洋沉積物中發現了一種新的四足鯨類化石，將其命名為 Peregocetus pacificus，意為「抵達太平洋的旅行鯨」，讓人們對鯨的進化及其向世界其他地區的遷徙分布有了新認識。相關論文發表在 4 月 4 日的《當代生物學》（Current Biology）期刊上。

Peregocetus pacificus復原圖

研究人員稱，這種遠古四足鯨手指和腳趾尖端長有小蹄，其臀部和四肢形態都表明，它可以在陸地上行走。另一方面，科學家認為，這種遠古鯨扁平的尾部和長長的且長有蹼的足部等解剖學特徵表明，它也是一個遊泳健將。

橫跨大洋來冒險

秘魯的這種早期四足鯨類是南亞地區之外首次發現的該類物種。那麼早期鯨類動物如何跨越大洋從南亞來到南美洲？研究者對這一問題做了如下解釋：

在距今4000-5000萬年的始新世時期，當時兩個大陸之間的距離僅為現在的一半，再加上向西的表面洋流等因素，可能共同幫助鯨類完成了這一不可思議的跨洋長途「旅行」。到達南美洲後，這種兩棲鯨繼續向北遷移，最終到達北美洲。

圖：在秘魯發現的四足鯨類化石

Peregocetus pacificus遊泳（上）及行走（下）示意圖

鯨是動物界中一種標誌性的進化典範。它們從小型的有蹄哺乳動物進化成為龐大藍鯨，這一過程一直是古生物學中的謎團之一。達爾文曾對此有過一個有趣的推測，他從一本旅行筆記中讀到美洲黑熊花費數小時在水中遊泳捕食，於是認為熊會在未來進化成鯨那樣，越來越適應水中生活，並把這一例子寫進了1859年出版的《物種起源》一書中。由於這個例子受到各方嘲諷，達爾文不得不在第二版中將其刪去。

然而一百多年來，隨著越來越多的原始鯨類化石的發現，人們不得不承認，海洋中遊弋的霸主竟然真是來自於陸地上的小型四足動物。

今天，我們就來回顧一下演化史上這段驚心動魄的故事。

鯨類演化史：不尋常的稱霸之路

經過近年來的分子生物學研究，科學家們已經確定，鯨類起源於一種小型的原始偶蹄類動物。更讓人驚訝的是現生與它們關係最為密切的動物居然是河馬（儘管很多科學家認同這一說法，但該觀點目前尚有爭議）。那麼，鯨類是如何走到今天這一步的呢？

與鯨關係最密切的動物：現生河馬

1、從陸地到海洋艱難的第一步

最早的鯨類化石是發現於巴基斯坦地區距今5000萬年始新世早期地層中的巴基鯨，體長約2米，體重大約200千克。這種與狼差不多大小的四足動物，埋伏在由於印度板塊向亞歐版不斷迫近而形成的大面積淺灘裡，捕食者水中的魚類。它的四肢和骨盆結構顯示其仍然可以在陸上奔跑甚至跳躍，但是其耳中已經發育出原始鯨類特有的聽力系統——耳泡。

最早的鯨類——巴基鯨復原圖

200萬年之後，3米長的遊走鯨軀幹開始變得更加修長，四肢被擠到了身體的兩側，強有力的後肢和趾間形成的腳蹼，加上扁平的尾巴，使得它們可以在水中更加快速的遊動。強壯的骨盆也保證了遊走鯨可以在陸上自由地活動。通過分析骨骼氧同位素的比例，我們得知遊走鯨能同時適應海水和淡水。古生物學家認為遊走鯨處於現代鯨類和它們的陸棲祖先之間的過渡階段，鯨類完成了從陸地到海洋艱難的第一步。

遊走鯨復原圖

距今4700萬年前，羅德侯鯨已經能夠適應長時間在水裡生活了。縮小的後肢、癒合的骨盆以及鬆散的薦椎，使得羅德侯鯨在水中可以更好地運動身軀和尾巴，利用後肢划水、尾巴推進的方式前進。同時特殊的腎功能可以過濾多餘的鹽分，這意味著羅德侯鯨可以直接飲用海水而無需上岸尋找淡水生存。從此，鯨類正式告別了陸地，開始了馳騁海洋的歷險。

羅德侯鯨復原圖

2、遊弋滄海稱霸四方

4000萬年前，羅德侯鯨科演化出了兩大類群，較小的矛齒鯨體長5米，以魚類和烏賊為主要食物。體態修長的古蜥鯨（龍王鯨）可以長到15米，以捕獵包括中小型鯊魚、矛齒鯨等大型獵物為食。在它的身上還能發現四足祖先的印跡，一對僅有十幾釐米長的「迷你」後肢，其主要用途可能是交配時做連接工具。

矛齒鯨復原圖

古蜥鯨（龍王鯨）復原圖

3300萬年前，現代鯨類的兩大支系——鬚鯨類和齒鯨類第一次出現在海洋當中。起初一段時間它們的體型較小，還不是當時海洋中的霸主巨齒鯊的對手，但是隨著時間的推移，1300萬年前，史上最兇猛的哺乳動物獵食者登場了，它就是身長20米的梅爾維爾鯨。這種現生抹香鯨（齒鯨類）的近親，擁有著36釐米長的歷上最強的牙齒，敢於同巨齒鯊展開激烈爭奪。

梅爾維爾鯨捕食鬚鯨

400萬年前，隨著氣候的變冷等因素的影響，梅爾維爾鯨和巨齒鯊都相繼滅絕。現生的齒鯨類和鬚鯨類體型開始變得越來越大，演化成了包括海豚、江豚、虎鯨、座頭鯨、藍鯨在內的85種現生鯨類。歷經5000萬年，鯨類最終登上了海中霸主的寶座。

現生鬚鯨代表——座頭鯨

現生齒鯨代表——寬吻海豚

四足鯨化石：為鯨類演化填上濃重一筆

雖然，近些年來大量鯨類化石的發現，讓我們對這個龐大而神秘物種的歷史有了新的認識。然而由於化石記錄的不完整，很多鯨類演化過程中關鍵的問題還沒有確切的答案，比如，早期的鯨類是如何憑藉並不出眾的遊泳技術，遨遊滄海、佔領大洋的？

本次在秘魯地區發現的這種遠古四足鯨或許能夠給出答案。從身體結構和生活的年代上，它與南亞發現的遊走鯨較為相似，屬於鯨類早期適應海洋生活的「拓荒者」。研究報告作者之一、比利時皇家自然科學博物館科學家奧利維耶.朗貝爾博士說：「這是迄今為止在印度和巴基斯坦以外發現的最完整的四足鯨標本。」這一發現向人們證明，原始鯨類依靠著頑強的探索精神彌補了「笨拙」的泳姿，完成了其衝出亞非，遊向世界的壯舉。同時也為海洋霸主家族的歷史填上了濃重的一筆。

最後，讓我們再來欣賞一下原始鯨們「矯健」的泳姿。

巴基鯨遊泳復原圖（5000多萬年前）

遊走鯨遊泳復原圖（4000多萬年前）

作者 | 劉森 遼寧古生物博物館展覽部主任

審稿 | 梁飛 瀋陽師範大學古生物學院副教授

責編 | 高佩雯

文章由騰訊科普「科普中國頭條創作與推送項目」團隊推出

轉載請註明來自科普中國

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