尋找現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的演化中心 | 科技前線

動(dòng)物演化史上有很多“身世之謎”。例如，馬和駱駝起源于北美，如今北美卻不見(jiàn)其野生蹤影，后代反而存在于歐亞大陸與南美。現(xiàn)代全球動(dòng)物群究竟源自何處？是否如此前觀點(diǎn)認(rèn)為的那樣，中國(guó)北方只是動(dòng)物演化的“過(guò)道”，而非“源頭”？

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顛覆認(rèn)知

長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)界以歐洲和北美為演化中心視角，將中國(guó)視為被動(dòng)接收者的“落后洼地”。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)創(chuàng)新“動(dòng)物群系統(tǒng)發(fā)育貢獻(xiàn)方法”，證明了中亞和中國(guó)北方不僅是哺乳動(dòng)物演化的核心區(qū)域，更是塑造現(xiàn)代全球動(dòng)物面貌的起源中心。這一切的起點(diǎn)，是青藏高原的隆起。

▲中亞和中國(guó)北方是塑造現(xiàn)代全球動(dòng)物面貌的起源中心

約1200萬(wàn)年前，青藏高原北部抬升至接近現(xiàn)代高度，如同一道巨型屏障阻擋水汽，導(dǎo)致中國(guó)北方和中亞地區(qū)早于北半球其他區(qū)域進(jìn)入干旱化進(jìn)程。這種獨(dú)特的環(huán)境壓力，成為孕育適應(yīng)開(kāi)闊生境動(dòng)物的溫床。

02

量化區(qū)域?qū)θ騽?dòng)物群的貢獻(xiàn)

如何量化一個(gè)地區(qū)對(duì)全球動(dòng)物群的貢獻(xiàn)？傳統(tǒng)形態(tài)對(duì)比或個(gè)別類(lèi)群分析難以回答這一問(wèn)題。研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的“動(dòng)物群系統(tǒng)發(fā)育貢獻(xiàn)方法” 實(shí)現(xiàn)了突破。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了涵蓋北半球1246個(gè)屬的“超級(jí)系統(tǒng)樹(shù)”，并提出“物種間相互貢獻(xiàn)率”概念：兩個(gè)物種在系統(tǒng)樹(shù)上的位置越近，貢獻(xiàn)率越高。通過(guò)計(jì)算不同地區(qū)動(dòng)物群間的平均貢獻(xiàn)率，就能客觀衡量它們?cè)谘莼系挠H疏關(guān)系。這套方法如同為全球動(dòng)物群建立了“DNA族譜”，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)演化貢獻(xiàn)的精準(zhǔn)量化。

分析發(fā)現(xiàn)，在2000萬(wàn)至800萬(wàn)年前，中亞和中國(guó)北方動(dòng)物群與現(xiàn)代全球動(dòng)物群的親緣關(guān)系顯著高于其他地區(qū)。特別是在“山旺期”和“灞河期”，出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的演化高峰——“前通古爾擴(kuò)張”與“灞河擴(kuò)張”。這意味著，當(dāng)時(shí)該地區(qū)演化出的大量新類(lèi)群，成為后世動(dòng)物群的重要祖先。

03

“灞河危機(jī)”重塑全球生態(tài)

約1100萬(wàn)年前的“灞河危機(jī)”更是一場(chǎng)演化革命。青藏高原北部快速隆起導(dǎo)致極端干旱，超過(guò)95%的大型哺乳動(dòng)物在當(dāng)?shù)販缃^。這場(chǎng)危機(jī)反而催生了新的演化機(jī)遇：三趾馬從北美遷入，羚羊自非洲南亞北上。

更重要的是，幸存者和新遷入者發(fā)生了快速的適應(yīng)性演化。牙齒形態(tài)的“革命”尤為顯著：食草動(dòng)物的齒冠高度在灞河期顯著躍升，為后來(lái)草原動(dòng)物群的全球擴(kuò)散預(yù)演了關(guān)鍵適應(yīng)特征。

這一時(shí)期，柴達(dá)木盆地出現(xiàn)了最早的原始羊族、早期的真象類(lèi)和長(zhǎng)頸鹿，劍齒虎和現(xiàn)代貓型類(lèi)也快速分化。一個(gè)適應(yīng)開(kāi)闊草原環(huán)境的全新動(dòng)物群在此形成，成為晚新生代開(kāi)放生態(tài)系統(tǒng)的先驅(qū)。

最有力的證據(jù)來(lái)自通過(guò)“動(dòng)物群系統(tǒng)發(fā)育貢獻(xiàn)方法”對(duì)動(dòng)物群后世貢獻(xiàn)的追蹤：在700萬(wàn)至400萬(wàn)年前，源自灞河期的動(dòng)物群對(duì)現(xiàn)代非洲熱帶草原動(dòng)物群的影響，超過(guò)了非洲本土祖先的貢獻(xiàn)；到200萬(wàn)年前，其對(duì)北美動(dòng)物群的影響也超越了北美自身歷史動(dòng)物群。

研究表明，今天我們?cè)诜侵薏菰?jiàn)到的獅子、獵豹、羚羊，在北美的駝鹿、野牛，乃至家養(yǎng)的山羊、綿羊，它們的演化故事都深深植根于千萬(wàn)年前青藏高原腳下那片變遷的土地。

研究通過(guò)創(chuàng)新的量化方法，將中國(guó)北方從演化的“邊緣地帶”重新定位為“核心引擎”。在生物演化的宏大敘事中，中國(guó)北方并非被動(dòng)接受者，而是主動(dòng)塑造者。

青藏高原隆升帶來(lái)的環(huán)境壓力，促使這里成為哺乳動(dòng)物演化的創(chuàng)新工場(chǎng)，其產(chǎn)物最終改變了整個(gè)星球的動(dòng)物分布格局。這不僅改寫(xiě)了我們對(duì)生命歷史的認(rèn)知，更啟示我們：真正的起源，往往隱藏在數(shù)據(jù)的深處，等待被重新發(fā)現(xiàn)。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所

責(zé)任編輯：宋同舟