Skull study shows Chicago's rodents are rapidly evolving

"博物馆藏品让你能够进行时空旅行，"菲尔德博物馆的哺乳动物学家、XCT实验室经理斯蒂芬妮·史密斯表示，她是一篇详细描述该发现的新论文的合著者，该论文发表在期刊《整合与比较生物学》(Integrative and Comparative Biology)上。"自然历史收藏品不是局限于研究一个项目期间或一个人一生中采集的标本，而是让你能够在更具进化相关性的时间尺度上观察事物。"

菲尔德博物馆的哺乳动物收藏包含来自全球超过245,000个标本，但尤其能很好地代表博物馆所在地芝加哥的动物。更重要的是，这些藏品代表了上个世纪不同时间点。

"我们拥有超过100年历史的藏品，它们的保存状况与今年刚采集的标本一样好，"史密斯说。"我们认为，这是一个可供利用的绝佳资源。"

研究人员挑选了芝加哥常见的两种啮齿动物：东部花栗鼠和东部田鼠。"我们选择这两个物种是因为它们具有不同的生物学特性，我们认为它们对城市化压力的反应可能不同，"菲尔德博物馆哺乳动物助理馆长、该研究的合著者安德森·费若说。花栗鼠与松鼠同科，大部分时间在地面活动，食物来源广泛，包括坚果、种子、水果、昆虫甚至青蛙。田鼠与仓鼠亲缘关系更近，主要食用植物，并花费大量时间在地下洞穴中。

该研究的两位合著者，菲尔德博物馆女性科学实习生艾丽莎·斯金格和卢娜·卞，测量了132只花栗鼠和193只田鼠的头骨。研究团队专注于头骨是因为头骨包含了动物感官系统和饮食的信息，并且往往与整体体型相关。"从头骨中，我们可以在很多不同的、与进化相关的方面了解到动物是如何变化的——它们如何应对环境以及如何获取信息，"史密斯说。

斯金格和卞测量了头骨的不同部位，记录了诸如头骨总长度和齿列长度等数据。她们还对82只花栗鼠和54只田鼠的头骨进行了三维扫描。这部分分析被称为几何形态计量学，需要将头骨扫描数据在数字层面上叠加并进行关键点间距比较。

这些分析揭示了啮齿动物头骨在过去一个世纪中微小但显著的变化。花栗鼠的头骨随时间推移变大，但其口侧齿列变短。田鼠头骨中容纳内耳的骨凸起随时间推移而缩小。但尚不清楚变化的原因。

为了找到这些变化的解释，科学家们查阅了温度和城市化水平的历史记录。"我们竭尽全力提出一种量化城市化扩张的方法，"费若说。"我们利用了可追溯至1940年的卫星图像，这些图像显示了建筑物覆盖的区域面积。"（1940年之前的标本要么来自1940年时仍是荒野的区域——因此可安全地假定此前也是荒野，要么来自高度城市化的区域，如芝加哥市中心。）

研究人员发现，气候变化并不能解释啮齿动物头骨的变化，但城市化程度可以解释。动物头骨的不同变化方式可能与日益城市化的栖息地对它们产生的不同影响有关。

"在过去一个世纪里，芝加哥的花栗鼠体型在变大，但它们的牙齿却在变小，"费若说。"我们认为这可能与它们所吃的食物种类有关。它们可能摄入了更多与人类相关的食物，这使它们体型变大，但不一定更健康。同时，它们的牙齿变小了——我们认为这是因为它们摄入的坚硬食物变少了，比如它们通常食用的坚果和种子。"

另一方面，田鼠的听泡（与听觉相关的骨结构）变小了。"我们认为这可能与城市噪音有关——这些骨骼变小或许有助于抑制过量的环境噪声，"史密斯说。

尽管这些啮齿动物能够通过微小的进化变化来更容易地在人类中间生活，但这并不意味着动物能适应我们施加的任何压力。相反，这些听泡变小的田鼠和牙齿变小的花栗鼠恰恰证明了人类对环境的深远影响，以及我们让其他动物生存环境变得更加艰难的能力。这是一个警钟。

"这些发现清楚地表明，干扰环境会对野生动物产生可检测到的影响，"费若说。

"变化很可能就在你眼皮底下发生，除非你利用像博物馆收藏这样的资源，否则你不会看到它正在发生，"史密斯说。