“复制物种”跨越时代:海豚和鱼龙有相同的进化机制

2020-07-16 10:33 来源:新浪科技

据国外媒体报道,趋同是指两种或两种以上的远距离生物因为生活在同一种环境中而进化成相似的形态特征或结构的现象。趋同进化,即不同祖先的生物,即使跨越不同的历史时期,由于相似的生活方式,它们的形态结构全部或部分朝同一方向变化。有些物种可以在地球生命进化中“复制”,它们在不同时期有相似的生物学特征。

在生物进化的过程中,突变是随机发生的,但自然选择绝对不是这样。一个物种获得的每一个适应性新特征都可能伴随着无数次失败的实验。可以说,判断哪些突变是有益的还是有害的非常简单。

在达尔文的生存模式下(涉及所有生物),所有可能的有益突变都非常小,这是一个受物理和生物约束以及环境压力控制的空间。有时,由于时间和空间的差异,两个不相关的物种会生活在同一个生态位或面临相似的进化问题。当这种情况发生时,趋同进化本质上将成为一个“复制物种”,解决方案有限。以下是地球生物进化史上“复制物种”的一个著名例子:

  1、海豚和鱼龙

德国科学家用一个好词来描述不同物种的共同体型特征,意思是翻译后的“身体布局”。它们高度概括了趋同进化的一个关键因素,即不相关物种的形态相似性。换句话说,两个不同物种的形状非常相似。

海豚和鱼龙有共同的特征,或者至少在体形和结构上有相似之处。这是一个非常惊人的例子。进化偶然发现了两种完全不同的动物,——哺乳动物和爬行动物,它们具有相同的进化机制,包括活产、温血甚至相似的伪装技能。

现代鲨鱼和海豚在收敛进化的某些方面是相似的,如流线型和三角形背鳍,但它们也有许多不同之处。

  2、鹤鸵和杰氏冠盗龙

2017年,古生物学家在中国南方发现了一个不寻常的恐龙化石,并将其命名为科里苏拉普托雅各布斯,其历史可以追溯到白垩纪晚期。这种两足食虫恐龙与鹤鸵(俗称食火鸡者)非常相似,鹤鸵是一种生活在澳大利亚昆士兰州的不会飞的鸟。

除了它们相似的体形外,这两只动物的头上有精致的冠状结构,称为“头盔状凸起”,在吸引配偶方面发挥作用。

  3、犬科动物和塔斯马尼亚虎

塔斯马尼亚虎,也被称为袋狼,是现代灭绝的动物。它看起来像现代犬科动物,是食肉动物,包括狼、狐狸和家犬。然而,袋熊是一种大型有袋食肉动物,它把幼熊装在一个类似袋鼠和树袋熊的袋子里。

令人难以置信的是,胎盘犬和袋熊的最后一个共同祖先生活在1.6亿年前的侏罗纪时期。虽然在进化史上有很大的差异,但塔斯马尼亚虎和犬科动物的头骨形状和体型非常相似。根据2017年《自然》杂志发表的一篇论文,塔斯马尼亚虎和犬科动物的出现被认为是哺乳动物趋同进化的最显著的例子。

  4、食人鱼和Piranhamesodon pinnatomus

在1.5亿年前的侏罗纪晚期,生活着一种与现代食人鱼非常相似的鱼,这威胁到了德国南部的海洋生物。它的学名是食人鱼,是已知最古老的食肉桡鳍硬骨鱼。鱼类包括鳟鱼、石斑鱼和鳕鱼,但不包括现代的食人鱼。

食人鱼有像食人鱼一样锋利的牙齿,可以用来咬其他鱼,尤其是其他鱼的鳍。詹姆斯库克大学的古生物学家大卫贝尔伍德说,这与现代食人鱼相似。现代食人鱼主要吃其他鱼的鳍,而不是肉。它们非常聪明,因为鳍可以再生,这是一种清洁的可再生资源。如果它们吞食鱼,它们的猎物将不再死亡。

  5、矮小的古人类

古生物学证据表明,人类不可能不受趋同进化的影响,智人是最后存在的人类物种,但在人类进化的历史上还有其他人类物种,如尼安德特人、杰尼索夫人、直立人和纳勒迪人。

2004年,科学家在弗洛里斯岛发现了古代人类存在的证据。他们身材矮小,被称为“弗洛里斯人”,俗称哈比人,现在他们已经消失了。他们身高不超过1.09米。令人难以置信的是,在2019年,科学家在菲律宾发现了第二个小型古代人类证据,名为“卢索宁人”。

这些古代人类生活在大约5万年前的同一时期,但是他们的生活区域并不靠近。他们惊人的相似之处在于一个叫做岛屿侏儒的进化过程。由于资源有限,随着时间的推移,岛屿物种将变得越来越少。事实证明,这种岛屿矮化现象不是巧合,在这两个古老的岛屿上有各种类型的矮化物种。

  6、六指狐猴和大熊猫

2019年的一项研究显示,狐猴有一个第六个手指,或者用科学家的话说,是一个“附属手指”。与此同时,大熊猫也有类似的特征,它四肢的五个脚趾上方有一个额外的脚趾。鼹鼠和一些已经灭绝的爬行动物也有这种现象,它们用第六趾挖掘土壤。像大熊猫一样,六指狐猴也用食指来增强它们的抓握能力,这是趋同进化的一个典型例子。

令人惊讶的是,大熊猫和六指狐猴的附属脚趾是偶然进化的结果。这两种动物已经进化成高度特化的四肢,不适合攀爬,导致进化压力产生第六个脚趾。

  7、蝙蝠和长臂浑元龙

蝙蝠、松鼠和已灭绝的翼龙都有膜状翅膀,它们的翅膀由一种叫做圆柱体的特殊骨骼固定,这是一种趋同进化的行为现象,但翼龙也采用这种策略,它们的翅膀是由缠绕的超长手指形成的。这种现象是在2019年发现的,它是一种长着膜状翅膀的侏罗纪小恐龙。

进化是难以置信的多样,但同时又是极其有限的。所有物种都必须尊重基础物理学和无可挑剔的生物学极限。同时,进化生物学家认为进化经常驱使动物达到一个共同的“健康高峰”。

  8、“鸭嘴兽”恐龙

鸭嘴兽是一种独特的兽脚类恐龙,它的学名是Chilesaurus diegosuarezi。恐龙化石首次发现于2015年。由于其拼凑的解剖学特征,它在恐龙中被称为“鸭嘴兽”。这个物种是嵌合趋同进化的典型例子。在进化过程中,几个不相关物种的特征结合在一起,创造出一种类似鸭嘴兽的动物。鸭嘴龙有像异特龙一样强壮的前肢,它的骨盆类似于扑翼龙,如剑龙和角鼻龙,它还有牙齿、头骨等恐龙面部特征。(叶青城)