然而,其最重要的特征并非体型或捕猎能力。研究人员发现了其具有复杂软腭的证据,软腭将口腔与咽部(连接口腔与喉咙的通道)分隔开。这种解剖学上的进化使得动物在保持呼吸能力的同时进行吞咽成为可能,这对于哺乳幼崽的哺乳动物来说是一项至关重要的适应性进化。这项由沈阳、芝加哥和波恩的研究人员共同完成的研究成果已发表在《自然》(Nature)杂志上。
古代掠食者如何揭示吞咽功能的进化
许多动物缺乏软腭,而是依靠喉咙中相对简单的舌骨排列。由于没有哺乳动物那种复杂的吞咽机制,它们进食时可能需要完全不同的动作。
例如,鳄鱼会抬起头并突然抽动,将未咀嚼的食物送入喉咙。“这是在重力的帮助下完成的,”波恩大学的古生物学家托马斯·马丁(Thomas Martin)教授解释道。
哺乳动物拥有更复杂的舌骨结构,即使在重力阻碍的情况下也能吞咽。例如,人类可以倒立用吸管喝水,同时还能保持呼吸。
这种能力在哺乳动物的进化过程中发挥了重要作用。它使幼年哺乳动物能够安全地摄入营养丰富的乳汁,防止液体进入鼻腔。通过支持有效的哺乳行为,这种适应性进化提供了重要的生存优势。
“正是这种适应性进化使得大脑发育成为可能,并最终演化出人类,”马丁强调道。“软腭以及口腔和咽部的塑形与哺乳动物的进化直接相关。”
令人瞩目的是,在现代哺乳动物出现的数百万年前,Megacauda sungei就已经具备了这种解剖学进化的证据。
为游泳而生的1.65亿岁掠食者
凭借其短毛和宽而扁平的尾巴,Megacauda sungei看起来有点像现代的水獭、海狸或鸭嘴兽。它的身体也非常适合在水中游动。
科学家利用化石的计算机断层扫描(CT)数据,对其解剖结构进行了详细的三维重建。这些模型表明,该动物通过前肢划水并摆动尾部呈波浪状运动来在水中推进。它的后肢可能有助于改变方向。
“这是哺乳动物水生生活方式的最早证据,”这位来自波恩大学的古生物学家说道。
它的牙齿揭示了另一种不寻常的适应性进化。除了向后弯曲的齿尖有助于捕捉水生猎物外,该动物还拥有具有三个牙根的特化犬齿,这一独特特征令研究人员感到惊讶。
通过将该化石与其他史前标本和现存动物进行比较,研究团队确定Megacauda sungei属于柱齿兽类(docodonts),这是早期哺乳动物亲属——哺乳形类(mammaliaforms)中一个已灭绝的分支。这些动物在侏罗纪时期尤为繁盛。该化石本身是在内蒙古下营子发现的。
恐龙时代的微小巨人
“新物种Megacauda sungei是侏罗纪最大的哺乳形类动物,”托马斯·马丁说。
这只史前“顶级掠食者”体长约半米,重约两公斤(4.4磅),与现代大象、犀牛和鲸鱼等巨型动物相比似乎微不足道。
但在侏罗纪世界,体型是相对的。
中生代(约持续于2.3亿年前至6600万年前)由恐龙主导。早期哺乳动物的近亲通常体型很小,许多仅重几克。
在这样的背景下,Megacauda sungei显得异常庞大。尽管以今天的标准来看微不足道,但在与恐龙共享地球的早期哺乳动物近亲中,这位水生猎手绝对是个重量级角色。
内蒙古的非凡化石发现
如果不是一系列幸运的事件,Megacauda sungei的科学价值可能永远不会被认识。
多年前,位于中国沈阳的辽宁古生物博物馆获得了这块在内蒙古出土的化石,作为其标本收藏的一部分。当三位科学家共同对其进行检查时,其异常特征才显现出来:他们分别是来自中国山东大学的周长付教授、美国芝加哥大学的罗哲西教授以及德国波恩大学的托马斯·马丁教授。
意识到该标本代表了一个先前未知的物种,研究人员决定以辽宁古生物博物馆名誉馆长孙革教授的名字来命名它。
他们将“大尾巴”之意(Megacauda)与种名“sungei”结合,创造了学名Megacauda sungei。
确定该动物的身份需要多年的详细分析、比较、分类和文献记录。
“这是长期团队合作的结果,”托马斯·马丁说。
这项研究为哺乳动物的早期历史提供了重要的新见解,特别是它们的祖先发展出特化的身体和生活方式的速度之快。
其他侏罗纪柱齿兽类化石表明,该群体的成员已经适应了截然不同的环境。有些生活在树上,另一些像鼹鼠一样在地下打洞,而像Megacauda sungei这样的物种则适应了水生生活。
“这表明柱齿兽类在北半球的分布非常广泛,并且这个多样化的动物群体在极其早期的阶段就发展出了截然不同的生活方式,”马丁总结道。
这些发现共同表明,早在现代哺乳动物占据主导地位之前,它们远古的近亲就已经在尝试各种令人惊叹的生存方式了。