進化史被刷新!有鱗類動物的起源終於有答案了?

2020-11-26 泡泡網

進化史被刷新！有鱗類動物的起源終於有答案了？

    近日，科學家們在國際期刊《Nature》上發表的一篇關於史前爬行動物 Megachirella wachtleri 化石的古生物論文使爭議多年的問題，即有鱗類動物起源，有了答案：這塊化石發現於義大利阿爾卑斯山脈，其代表著爬行動物中一個新發現的已滅絕的物種。但是這塊化石遠不止這麼簡單。它的出土顛覆了我們之前對於有鱗類動物的起源與進化的認知，並為科學家們研究有鱗類進化的過程提供了重要的線索。

有鱗目：爬行動物中涵蓋物種最多的類群

   有鱗類動物是地球生物圈中不可或缺的一部分。在地球生物進化的過程中，其作為爬行動物中最具物種多樣性的類群之一，有著悠久的歷史和眾多令人不可思議的成員。並且，在地球的生態系統中，它們在不同的生存環境中扮演著重要的角色。

當今世界上，有鱗類動物的分布範圍非常的廣。據統計，它們的足跡遍布在當今除南極洲外的每個大洲上3。它們有的生活在乾旱的大漠，有的生活在溫暖潮溼的雨林，有的生活在浩瀚的海洋中。不只如此，根據化石記錄，它們在在遙遠的中生代晚期更是遍布在每一塊大陸上和每一片大洋中。

現存的有鱗類動物包括我們熟悉的蛇與蜥蜴，同時還包括一種奇特的生物類群——蚓蜥。蚓蜥類是有鱗目下的一個亞目，這類動物外表似蛇類，沒有四肢，但卻與蛇類以及蜥蜴類在形態特徵上有著本質的區別。它們通過挖洞生活在地下，視覺與聽覺已高度退化。另一方面，在遙遠的古代，有鱗類則包含著更多的物種。在白堊紀末期隨恐龍一起滅絕的滄龍便是地球上已知的曾存在過的最大的有鱗類動物。

有鱗類動物，是獵物還是獵手？

   我們所熟知的蜥蜴類與蛇類中，很多都是以昆蟲類、兩棲類、爬行類和哺乳類動物為食的肉食性動物，它們都是天生的殺手。其中如科莫多巨蜥，眼鏡王蛇等掠食者更是佔據著食物鏈的頂端。並且，有鱗目的動物還具有現今其它爬行類動物所不具備的獨門武器——生物毒素。

據悉，在現生的所有爬行動物中，只有有鱗目的成員具有毒腺，並且它們所具備的生物毒素的毒性極強。據估計，世界最毒陸棲毒蛇——內陸太攀蛇的毒素對一個70kg的成年人的致死劑量約為1.75mg（LD50=0.025mg/kg），2而這種蛇平均一次的毒素注入量約為44mg，最大為110mg。

科莫多巨蜥（Varanus komodoensis）（圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Komodo_dragon#/media/File:Komodo_dragon_with_tongue.jpg） 

不過要談到有鱗類動物中頂級的獵手，那就一定少不了一個古代的龐然大物——滄龍。滄龍雖然已經在白堊紀末期滅絕。但它絕對是有鱗類動物演化史上中最成功的物種之一。它們生活在晚白堊紀（約7000萬至6500萬年前）的各個大洋中。據研究，滄龍位於當時食物鏈的頂端，以其它一切海洋生物為食，甚至會獵殺體型比自己小的其它滄龍。而另一方面，滄龍偶爾也會捕食靠近水邊的陸棲恐龍。目前已知的最大滄龍體長約為21m，是當時世界海洋中當之無愧的霸主。

滄龍。（圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Mosasaurus#/media/File:Mosasaurus_beaugei1DB.jpg）

雖然有鱗類動物中有很多致命的獵手，但是有些有鱗類動物則是人畜無害的的素食主義者。例如北美的綠鬣蜥便是典型的食植性蜥蜴。其成年個體體長可達到近兩米，體重近10公斤，然而這碩大的體格卻僅靠吃植物來維持。

                                                                                                                                 

北美綠鬣蜥（Iguana iguana）（圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Iguana#/media/File:Iguana_iguana_eating_Mangifera_indica_from_Venezuela.jpg）

撲朔迷離的起源終於有了答案

雖然有鱗類動物的種類繁多，但是它們身上依舊有許多未知的謎團沒有解開。其中，一直困擾科學家們很久的一個問題就是它們到底從哪裡來？又是如何進化發展到如今如此繁多的物種的？而了解它們的起源則對於學習它們的進化與物種多樣性有著極為重要的意義。

在科學界，關於這些問題的爭議從未停止過。這些爭議主要是由於通過分子鐘所預測的有鱗類動物起源年代比被發現的最古老的有鱗類動物化石要早近7000萬年。另一方面，當用不同數據建立系統發育樹（用於反應物種間進化關係的樹狀結構圖）時，其所反映出的有鱗類動物進化過程將截然不同。當採用基因分子數據時，壁虎類被認為是最先演化出的有鱗類動物。而當採用形態特徵數據時，鬣蜥類則被認為是最先演化出的有鱗類1。

金粉日守宮（Phelsuma laticauda）（圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Gecko#/media/File:Phelsuma_l._laticauda.jpg） 

關於此次發現，科學家們通過高解析度微聚焦X光分層掃描（高解析度CT掃描）發現，Megachirella wachtleri 不僅具有側生齒等典型的鱗龍類動物（鱗龍形下綱）的特徵，還具有例如第一掌腕骨的癒合（合併為一塊骨骼）等典型的現代有鱗類動物（有鱗目）的特徵1。這些特徵使科學家們相信Megachirella wachtleri是一種大約生活在距今2億4千3百萬年前的中三疊紀時的有鱗類動物，比之前發現的最早的有鱗類化石（1億6千8百萬年前，中侏羅紀）還早了7500萬年，是目前已知的最古老的有鱗類動物。並且，Megachirella wachtleri化石的發現使原先的預測起源年代與實際起源年代之間的7000萬年得以彌補1。

另一方面，在研究中，科學家們對包括Megachirella wachtleri在內的現生和滅絕的雙孔類爬行動物（包含有鱗類動物和其它雙孔亞綱成員）進行了大範圍取樣，並將採集到的形態與基因分子數據一起做了綜合分析。綜合分析的結果與之前用分子數據分析所得到的的結果相同，結果顯示壁虎類是最先進化出的有鱗類動物。而這次大範圍取樣分析更是造就了首次形態數據與分子數據上的一致性1。

Megachirella wachtleri的發現和這次的研究結果對於有鱗動物的進化史有著重要的意義。可以說，其成功的填補了有鱗類動物進化史上的空白，並第一次解決了形態數據與分子數據之間的爭議，是古生物界裡程碑式的發現。

參考文獻

1. Simões, T. R., et al. (2018). "The origin of squamates revealed by a Middle Triassic lizard from the Italian Alps." Nature 557(7707): 706-709.

2. The Australian venom research unit (August 25, 2007). "Which snakes are the most venomous?" (Archived). University of Melbourne. Retrieved June 8, 2018.

3.Vitt, L. J., Caldwell, J. P., &Zug, G. R. (2014). Herpetology: An introductory biology of amphibians and reptiles. Amsterdam: Elsevier/ Academic Press.

（本文中標明來源的圖片均已獲得授權） 

出品：科普中國 

製作：加拿大阿爾伯塔大學 馬宇博 

監製：中國科學院計算機網絡信息中心 

 

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