国际团队新发现的化石显示：远古哺乳动物会滑翔

赵闯绘制叉状祖先翅膀的复原图

我们的记者胡

有一种特殊类型的现代哺乳动物可以在空中滑行，如中国特有的飞鼠、东南亚飞鼠和澳大利亚有袋动物。这是哺乳动物进化历史上最特殊的进化适应特征之一。那么，这个特性是什么时候首次出现的呢？

由北京自然历史博物馆、芝加哥大学和河北地质大学组成的国际合作小组在约1.6亿年前的晚侏罗世地层中发现了两种最原始的滑翔哺乳动物化石，这与现代滑翔哺乳动物的进化是一致的。

这一发现对进化生物学具有重要意义。现代滑翔哺乳动物的一般进化模式实际上存在于古代哺乳动物的远亲中，所谓的“特异性”一点也不奇怪。

最原始的滑翔机

三年前，由北京自然历史博物馆、芝加哥大学和河北地质大学组成的国际合作小组访问辽宁建昌县和河北青龙县的化石产地时，发现了几块仍处于原始埋藏状态的化石。因为它们没有被修复，也看不到骨头的细节，研究人员只能判断它们是哺乳动物。

当这些化石被仔细修复后，他们发现了一个重大发现。这些化石保存了非常清晰的皮质翅膀，它们连接在颈部、前、后肢和尾椎之间，形成前、侧、尾皮质翅膀。这是现代滑翔动物最显著的特征。四肢骨骼和躯干之间的皮肤衍生物连接成张一膜，当四肢张开时，张一膜起降落伞的作用。

然而，这些新发现的化石比现代滑翔动物要古老得多。它们出现在大约1.6亿年前的晚侏罗世。经鉴定，它们属于哺乳动物的主干分支，也是现代哺乳动物的祖先——贼类的新属和新种。它们分别被命名为叉状祖伊兽和碧波山兽。盗贼是哺乳动物进化树的早期分支和灭绝分支，进化树最早出现于2.1亿年前。

在此之前，中国古生物学家在内蒙古宁城发现的最早的有翼哺乳动物化石是大约1.25亿年前的一种古代飞行动物，不同于小偷动物。北京自然历史博物馆的研究员孟告诉《中国科学报》说，祖伊族和象牙族动物的系统进化比古代的象牙族要早，因此它们已经成为所有哺乳动物漫长进化过程中最原始的滑翔动物。

由于化石保存完好，确认化石的类型并不是很困难，但是古生物学家给自己提出了一个难题。“如果这些化石没有保存的膜，我们能有其他方法证明它们是滑行动物吗？”芝加哥大学教授罗哲西说。

因此，他们想到从四肢骨骼的比例开始。罗哲熙说，该小组建立了一个大型数据库，对80多种动物的四肢骨骼数据进行统计和形态多元分析，从而区分滑翔动物、不能滑翔的树栖动物和陆生动物，进而推断出哺乳动物化石的运动模式。

孟说，他们发现胎盘和有袋动物的滑翔运动模式与身体元素与体长的比例有很好的相关性。通过化石资料的对比，认为新发现的祖彝和象齿目动物与现存的滑翔动物更为相似，证明它们确实具有滑翔能力。

不同的是，祖伊兽和象齿兽的前肢活动主要发生在肩锁关节和肱骨关节。它们有很强的锁骨，可以实现肩部和前肢之间的活动，从而获得滑行能力，而活着的有袋动物和胎盘的肩部活动主要发生在滑行过程中的锁骨和胸骨旋转关节。

趋同和进化的新证据

通过对现代哺乳动物运动模式和形态的多元分析，古生物学家有了另一个重要发现。并非所有偷窃的哺乳动物都能滑行。其他一些贼类适合树栖生活，而祖伊和香齿类动物属于树栖贼类，也就是说，它们是由树栖贼类祖先进化而来的。

罗哲熙认为，这对于理解哺乳动物的进化具有重要意义。这是因为现代滑翔动物的滑翔运动模式也是从陆地进化到树木，然后变成了皮革翅膀。

他解释说，最简单的例子是松鼠，松鼠的整个大树枝都适应了陆地生活。其中几只来到树上，变成了完全的树栖松鼠，比如分布在东南亚的巨型松鼠。除非他们受伤或跌落，否则他们几乎从来没有到过地面。这些分支最终进化成了飞鼠分支，比如中国特有的飞鼠。

另一个例子是受人喜爱的澳大利亚蜂蜜袋鼠和甜袋鼠，它们是小型有袋动物，身体两侧有滑动薄膜，从手部关节延伸到脚踝，可以在树间滑动。罗哲熙说，就系统分类而言，它们属于树栖负鼠亚科，负鼠与袋鼠科有关。

"以树栖生活方式为基础发展滑翔运动有许多优点."孟解释说，滑翔比攀爬更快，活动范围更广，有利于获得更多的食物。还能更有效地避免被其他陆生动物捕食；第二，可以避免意外伤害，例如由树栖空中生命引起的落地。

因此，从现在的树栖有袋动物、胎盘动物和其他中生代哺乳动物的祖先开始，滑翔飞行在这些动物身上经历了漫长而重复的进化历史。

此外，中生代滑翔哺乳动物的生活方式与现代滑翔哺乳动物相同。它们的牙齿形状相似，是植食性动物。

罗哲熙指出，滑翔动物通常依赖于森林环境。大多数现代滑翔动物生活在被子植物开花的森林里，有一定的活动空间。它们以树的某些部分为食，如嫩叶、种子、果实和其他像花一样的软组织。

然而，开花的被子植物在侏罗纪并没有占据植物区系的主导地位。因此，中生代哺乳动物主要以晚侏罗世已知的蕨类植物为食，也以苏铁、银杏、针叶树等裸子植物为食，主要以植物较软的部分为食，如新鲜嫩叶、嫩枝分生组织、球果和可能的种子蕨类植物的生殖结构。

由此可以看出，草食动物和滑翔的结合最早出现在原始哺乳动物和侏罗纪植物生态系统中。一亿年后，它再次出现在现代哺乳动物和被子植物中，这是趋同生态进化的一个新例子。

哺乳动物从不害怕尝试新的环境。

哺乳动物是当今世界上最重要和最繁荣的动物群体之一，有5400多种。然而，根据物种的数量，它们不是鱼和鸟的对手，甚至比爬行动物更少。就结构和生态分化而言，它们的丰富程度远远领先，不仅在不同形式上，而且在树栖、洞穴、滑翔、半水生、水生和其他类型上。

孟说，传统观点认为只有活着的哺乳动物和新生代哺乳动物才有这样的特征。最早的哺乳动物出现在中生代，以恐龙为主，解剖结构差异很小，在不同的环境中生活的生态机会有限。

然而，多年来在中国发现的各种早期哺乳动物化石逐渐证明，尽管它们在中生代体积小，生物量有限，但它们没有任何存在的意义。事实上，甚至早期的脊椎哺乳动物群体也表现出了古生态的多样性。其中最重要的是该团队早前发现的圆柱形齿兽，它在侏罗纪时期迅速分化进化，形成了多种生活习性，包括树栖、半水栖和地下穴居。几乎所有现代中小型哺乳动物应该出现在中生代哺乳动物中的生态类型，除了动力飞行。

罗哲熙从哺乳动物出现之初就将其描述为这样一个群体。“他们从不害怕尝试新的生态环境，有时甚至开发其他脊椎动物无法进入的新栖息地，并进行进化实验。此外，它们一个接一个地进化，在任何时代都进化出相似的功能和生态类型，显示出惊人的多样性和广泛的生态适应性”。

双壳类化石

赵闯绘制双壶香齿兽复苏图

《中国科学日报》(第四版《自然》，2017年8月18日)

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