几十年来,许多科学家认为伪鼠兽科(zhelestids)与现代有胎盘哺乳动物有密切的亲缘关系。新发现的化石却表明事实并非如此。相反,伪鼠兽科似乎属于早期哺乳动物中一个截然不同的分支,这推翻了主要基于化石牙齿得出的解释。
“这项发现说明了为什么野外考察对于了解生命历史仍然不可或缺,”该研究的第一作者安德烈斯·贾洛姆巴多(Andres Giallombardo)说,他还是一名研究生时,于2004年在博物馆赞助的考察中发现了该标本。“发现一个保存如此完整的新物种,并且解决了长期存在的科学问题,是职业生涯中令人激动的事,这也提醒我们,以化石闻名的戈壁沙漠正在不断改变科学。”
化石牙齿将科学家引向了错误的方向
古生物学家认识伪鼠兽科已有近40年,但大多数发现仅包括孤立的牙齿或不完整的遗骸。与许多白垩纪哺乳动物常见的用于食虫的尖锐牙齿相比,它们的牙齿异常特化,用于食植。
这些特征使得一些古生物学家提出,伪鼠兽科代表了一个未知的有蹄类哺乳动物群体。科学家们还争论它们究竟是生活在白垩纪的有胎盘哺乳动物(这一大类今天包括人类和大多数现存哺乳动物物种),还是属于一个独立演化出相似特征的独立谱系。
分子钟研究支持了有胎盘哺乳动物起源于白垩纪结束之前很久的可能性。然而,新描述的化石提供了指向另一个方向的物理证据。
“基于现存动物的分子模型可以预测过去,但化石提供了检验这些预测所需的证据,”研究合著者、阿卡迪亚大学的比较生物学家保罗·维拉斯科(Paul Velazco)说。
近乎完整的骨架揭示了该动物的真实身份
新物种Tamirkhan balcarceli是在戈壁沙漠东部发现的,是迄今为止发现的最完整的伪鼠兽科标本。由于该动物的大部分都被保存了下来,科学家们现在可以看到这个神秘群体的成员究竟长什么样。
Tamirkhan具有与伪鼠兽科相关的低矮、圆形的牙齿。但它也具有长长的、不断生长的门齿,以及在札姆兔兽类(zalambdalestoids,一类小型的、类似鼩鼱的食虫哺乳动物)中可见的几个独特的头骨特征。
它的四肢提供了另一个重要线索。
“Tamirkhan的后腿细长,具有独特的踝部,这些特征毫无疑问是札姆兔兽类的,”研究作者、亚利桑那大学的古生物学家肖恩·扎克(Shawn Zack)说。
综合来看,这些特征使研究人员得出结论,伪鼠兽科既不是有胎盘哺乳动物,也不是与有胎盘类特别相似。相反,它们是札姆兔兽类的一部分。
这一发现还表明,白垩纪哺乳动物在解剖学上的多样性可能并不像科学家仅从牙齿推断的那样高。与伪鼠兽科相关的圆形牙齿(类似于许多食植哺乳动物的牙齿)可能是趋同进化的一个例子。当无亲缘关系的动物在适应相似的生活方式时,独立发展出相似的特征,就会发生这种情况。
为什么牙齿并不总能揭示动物的全貌
这一发现突出了仅从骨骼的一小部分来复原已灭绝动物的风险。
“200多年前,法国博物学家乔治·居维叶(Georges Cuvier)曾提出著名的论断,认为一颗牙齿就能让科学家预测整个动物的解剖结构,”研究合著者、石溪大学古生物学家兼博物馆研究助理莫琳·奥利里(Maureen O'Leary)说。“虽然牙齿仍然是目前信息量最大的化石之一,但这项工作表明,牙齿并不总能告诉我们整个动物的长相。”
Tamirkhan从头部到尾部的长度在6到7英寸之间,其异常细长的后肢使其外表有些像兔子。古生物学家有时非正式地将伪鼠兽科称为“白垩纪兔子”,因为尽管它们与现代兔子只有远亲关系,但它们的外貌却与兔子相似。
戈壁沙漠继续重塑哺乳动物演化史
该标本还展示了戈壁沙漠非凡的科学价值。连同哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和乌兹别克斯坦的化石遗址,该地区是少数几个保存了伪鼠兽科化石的地方之一。
“戈壁是我们能够常规性地发掘出如此完整且令人惊叹的白垩纪哺乳动物的唯一几个地方之一,”合著者、博物馆古生物学部策展人迈克尔·诺瓦切克(Michael Novacek)说。他自1990年起与蒙古科学院合作,共同领导了每年一次的戈壁考察。“这些非凡的化石继续改变着我们对哺乳动物演化的理解。”
研究人员还能够使用MorphoBank(一个用于研究哺乳动物演化关系的综合研究平台)将新物种置于哺乳动物族谱中。该数据库于2013年首次发布,十多年来随着科学家添加越来越多的重要化石物种而不断壮大。它现在提供了迄今为止用于分析早期哺乳动物之间关系的最全面的框架。
本研究的其他作者包括耶鲁大学的伊娃·霍夫曼(Eva Hoffman)。
戈壁沙漠的野外考察和实验室研究部分得到了博物馆的玛格丽特和威尔·赫斯特古生物学研究基金(Margaret and Will Hearst Paleontological Research Fund)以及弗里克实验室捐赠基金(Frick Laboratory Endowment)的支持。该研究还获得了美国国家科学基金会的支持,资助编号为MRI-R2 0959384、EAR 2506729和EAR 2506727。