树懒“懒”自何处,古分子揭示奇异起源
从吃北美草原的象一样的巨人到漫游南美太平洋海岸的驼鹿大小的游泳者,树懒已经在地球上漫游了5000多万年。然而,科学家对几十种已知树懒之间的关系知之甚少。现在,对古代树懒的DNA和蛋白质的两项新分析正在改写树懒的谱系,其中一些已经超过10万年了。新的研究甚至显示,3000万年前,一座陆桥连接了西印度群岛和南美洲,使得这些行动缓慢的动物能够到达这些岛屿。
"这是一项了不起的成就。"田纳西州查塔努加大学的古生物学家蒂莫西·高丁没有参与这项研究,他说。
在已被确认的100多种树懒中,除了6种以外,其余都已经灭绝。因此,科学家必须比较树懒骨骼的形状,以拼凑出这些动物是如何进化的。然而,这种比较并不准确。现在,从岩石中分离DNA和蛋白质的新技术使得比较灭绝动物的遗传特征成为可能。
古代的DNA允许科学家直接比较基因,而蛋白质可以活得更长。因此,尽管后者提供的信息不太准确,但古生物学家越来越多地用它们来研究更古老的化石。
在一项新的研究中,英国约克大学的古代蛋白质专家萨曼莎·普雷斯利和她的同事从北美和南美收集了100多块树懒化石来寻找胶原蛋白的痕迹。这种蛋白质在骨骼中很常见,可以存活一百万年以上。在研究人员分析的17个样本中,胶原蛋白保存得很好,可以将组成蛋白质模块的氨基酸序列拼接在一起。这使得研究人员能够比较各种类型的胶原蛋白,其中一种已经有超过13万年的历史,并建立一个可能的家谱。
在另一项研究中,法国蒙彼利埃大学的进化生物学家弗雷德里克·德尔苏和他的同事独立分析了10块树懒化石,它们的年代可以追溯到45000年至10000年前。这些化石包含几乎完整的线粒体DNA序列。线粒体DNA是细胞能量产生机制中发现的遗传物质。他们还利用这些数据绘制了可能的树懒谱系图。
这两个研究小组得出的结论惊人地相似——今天的三趾树懒并不像以前认为的那样在树上形成自己的树枝,而是与生活在北美直到大约15000年前的巨型树懒——巨爪树懒有关。今天的双趾树懒是南美巨型磨牙树懒的远亲,它被认为是不到一万年前最后一只灭绝的树懒。
也许最令人惊讶的是,直到大约5000年前,生活在西印度群岛的所有已经灭绝的树懒似乎都是从大约3000万年前的一个共同祖先进化而来的。
“从来没有人想象过这一点。”高丁说。这意味着一群树懒可能只到过这些岛屿一次。这与许多动物通过陆桥步行到达岛屿而不是游泳或漂流的理论是一致的。这座陆桥出现在大约3000万年前,后来被淹没了。
"这两项研究的一致结果非常有趣。"高丁说。但是他警告说,新的分析只包括少量已知的树懒物种。普雷斯利说:“我们可以把许多不同种类的已经灭绝的树懒添加到这个家谱中。但这是下一步。”
加拿大多伦多大学的古生物学家Gerardo De Iuliis说,通过结合化石形状数据和遗传数据,可以获得更好的家谱。这可能揭示了一些树懒的特征是如何多次独立出现的,例如长而有力的前臂,这使得树懒今天能够悬挂在树枝上活动。"它们是奇怪的动物,有着相似的奇怪方式."高丁说。