约6500万年前,当浩荡的陨石碰击地球、肃清恐龙时,地球处于一片紊乱之中。对幸存的生物来说,成为地球新统治者的竞赛起头了,比来的研究表白,我们的祖先是第一个动作的。
陨石碰击地球
当340亿吨重的陨石以30千米/秒的速度碰击如今墨西哥四周的浅海时,它改动了地球的汗青。碰击释放的能量相当于10亿吨的核弹,燃烧的岩石颠末大气层落到地表,招致了整个地球上的野火和海啸。几十年间,遍及整个地球的尘埃云盖住了阳光,气温骤降,动物灭亡。在统治了地球1.6亿年后,大型恐龙和地球上75%的动物一路消亡了。
在失落世界的废墟中,一小群幸存者,包罗鸟类,鳄鱼,蛇和哺乳动物,仍然存在。那个星球正在期待被征服,残暴的种族起头接近食物链的顶端,成为地球的新统治者。6500万年后的今天,科学家末于对阿谁猛烈合作的期间有了清晰的领会。
陨石碰击标记着白垩纪的完毕和新期间的起头,即古近纪。暗中和冷冷事后,尘埃沉降,温室气体从地球内部迟缓释放,地球再次变热。那时的温度比现今的均匀气温超出跨越近15度,温热的天气向两极延伸。郁郁葱葱的热带雨林和阔叶林笼盖了大部门地盘,两极都没有冰。在许多方面,地球已经回到了昌盛期间。大型的食草恐龙和优良的捕食者曾统治那个星球,现在根本都消逝了,除了一组恐龙——鸟类,幸免于难。其他的种群也遭到了浩荡的影响,只要10%的哺乳动物存活了下来。
为博得战争而进化
为了博得那场战争,成为地球的统治者,那些动物纷繁进化。鸟类越来越大,巨型鸟类有着强壮的腿部和有力的下颚,有些鸟类可能在食物链的顶端。它们带鳞片的亲戚——鳄鱼也想成为地球的统治者。在进化的过程中,一些鳄鱼的体型变得很大,一些鳄鱼成为了快速奔驰的陆地捕食者。蛇也加进了战斗,进化出14米长的泰坦巨蟒。为了接收大型恐龙留下的宝座,每组动物都发作性地开展起来。然而,它们都被一组像老鼠一样的小型食虫动物(哺乳动物的祖先)击败,那些食虫动物很快开展出今天统治世界的差别生命形态。
多年来,古近纪早期的生物进化竞赛在学术界不断是备受争议的主题。遗传学家通过火析现代生物的基因来计算单个动物群体的进化过程。遗传学家比照了狗和大象的基因差别,在已知差别的发作速度时,他们就能够晓得两个物种的配合祖先生活在什么时候。假设根据平衡的进化速度,那种研究办法表白,现代哺乳动物的祖先来源于白垩纪(1.5亿年前~6500万年前)。在恐龙强盛的期间,它们固然已经在地球上生活了万万年,但曲到大型恐龙灭亡后,它们的进化才实正起头。
那种办法的准确性不高,出格是在需要计算的时间很长时。因而,一些科学家利用化石法,化石中的骨骼会讲述一个判然不同的故事。在迄今为行最详尽的陨石碰击期间的化石研究中,伦敦大学学院的科学家们为我们供给了早期哺乳动物进化的清晰过程。科学家研究了早期哺乳动物进化的几个差别方面。起首,他们看察了物种的数量,发如今古近纪早期,大量新的哺乳动物物种发作进化;随后,他们阐发了物种之间外形、大小的改变,发现哺乳动物在极短的时间内,进化出了各类各样的体型。成果表白:在大型恐龙从地表消逝的那一刻,哺乳动物当机立断地起头了“发作式”进化。
哺乳动物是什么?
我们对哺乳动物都有着一些十分根本的共识,好比我们年幼时能够只饮奶就能活下往,好比我们有毛发,是恒温动物,再如我们是胎盘哺乳动物,在子宫里孕育后代。然而,除了上述的根本常识之外,哺乳动物是若何被定义的,又是若何进化而来的呢?人类为何与狐狸、刺猬、长颈鹿更类似,而差别于蟒蛇、乌龟或企鹅呢?
为领会答那些疑问,生物学家利亚姆·杜鲁认为,我们或答应以利用曾风行于18世纪的办法来停止切磋。其时人们对动动物的定义,是根据它们共有的特征来决定的。根据类似的生殖生物学原理与唤吸原理,卡尔·林奈于1758年公布,鲸鱼和海豚不是鱼,而是恒温陆生生物谱系中的一员。为了给那个新的族群定名,林奈抉择了乳腺那一特征,将那些生物回类为哺乳动物。在林奈完成哺乳动物回类后的一个世纪,查尔斯·达尔文出书了他最伟大的著做《物种起源》,此中物竞天择与进化论的概念被生物学家普遍采用。
达尔文认为,哺乳类动物具有许多类似的特征,那可能是因为它们都有配合的祖先。要阐明那些特征从何而来,起首我们要弄清晰那些特征有什么优势,以及那些鼻祖其实不具备的特征从何而来?例如,乳腺是若何“无中生有”的?与哺乳动物最接近的物种是爬虫动物,目前,我们得知哺乳类与爬虫类的谱系约于3.1亿年前朝着差别的标的目的演变,它们最初一个配合的祖先看起来更像爬虫动物,而非哺乳动物。那个配合的祖先,以冷血、少乳、无毛为起点,一路演酿成了实正的哺乳动物,进化出了现在典型的哺乳动物的特征。
第一个被视为哺乳动物的物种呈现在2.1亿年前。我们所知的大部门哺乳动物进化信息是从化石笔录中获得的,现在科学家将5500种哺乳动物的躯体和DNA停止比力,从中提取出来的研究功效又与化石笔录相连系,从而停止更深进的物种研究。
胜利的七个特征
哺乳动物的几个明显特征搀扶帮助它们在合作中有了一个好的开头。即便在今天,那些特征还在搀扶帮助哺乳动物连结他们的主导地位。
哺乳动物最特殊的特征之一就是产奶的才能。白色液体起源于类似爬虫类的哺乳动物祖先,在枯燥情况中,它们用白色的液体连结卵的潮湿。当它们起头让卵在子宫内发育并生下后代时,乳汁获得了别的一种功用——在后代的生命初期,为它们供给更好的营养,并且乳汁也能够让母亲转移免疫体,因而能够避免后代生病。父母不需要再为后代觅觅食物了,它们不再完全依靠食物。
毛皮关于早期哺乳动物也十分重要,它能够搀扶帮助哺乳动物在温度下降时连结温热,在气温炎热时,隔断热量。体温是由快速的新陈代谢决定的,新陈代谢确保了体温的恒定。恒温为体细胞供给了更佳前提,使动物在一成天内都能够连结较高的能量。与依靠阳光的冷血爬虫类差别,哺乳动物能够适应冷冷地域或在夜间活泼。额外的能量使哺乳动物能够在更大的区域觅食,更有效地捕食猎物。
哺乳动物已经进化出更复杂的心脏,那使高活动程度成为了可能。爬虫类的心脏只要三个心室,哺乳动物已经发育出有四个心室的心脏。多出一个心室意味着来自肺部的富氧血液在被泵进血管之前,不与来本身体的贫氧血液混合。因而,体细胞能够继续不竭地领受大量的氧气,连结动物的快速代谢,使动物连结活泼。
牙齿是哺乳动物在种族竞赛中的另一大优势。与大大都其他动物群体差别,每种哺乳动物的口腔中都有许多差别类型的牙齿,牙齿的类型因物种而异。人类有前牙、犬齿和臼齿,每类牙齿都有本身的功用。和其他哺乳动物一样,牙齿让我们能够食各类各样的食物并将其破坏,因而我们能够更快更有效地吸收营养。
哺乳动物乖巧的四肢加强了哺乳动物对差别栖息地和食物的适应才能。当鸟类的手被缩减为一组带羽毛的手指时,哺乳动物能够乖巧地利用四肢,可以操纵前腿爬行、发掘、处置食物和东西,并支持它们繁重的身体。能够自在地利用四肢让哺乳动物可以更好天时用四周情况和资本,促进哺乳动物体型变大。
然而,哺乳动物可以征服地球的关键在于它们的头部。第一批哺乳动物在它们的耳朵里进化出了一组新的骨骼,称为槌骨和砧骨。新的骨头和也存在于爬虫类、鸟类身上的镫骨一路,让哺乳动物能听到其他动物听不到的更高频次的声音。此外,古化石展现哺乳动物的嗅觉和觉得也有改进。对哺乳动物祖先头骨的足够研究显示了改进感官的影响。
大脑是一个在哺乳动物体内十分大的器官,被特殊的脑组织笼盖。因为神经计算需要大量的能量,因而哺乳动物的大脑与身体恒温密切相关。有些人以至认为,高智力是动物进化出恒温的重要驱动力。
为了处置感官印象,哺乳动物进化出了更大的大脑,而且很快就利用了新的那部门大脑。新大脑中心的功用逐步从阐明感官印象,改变为处理问题。人类的大部门大脑皮层是从那些新的特征开展而来的。当动物需要适应新的生活情况的时候,智力长短常重要的因素之一,古近纪的哺乳动物伶俐到足以征服整个星球。
冷冷意味着新的时机
当哺乳动物成为了优势物种,它们就永久不会舍弃那个位置。在陨石碰击的2000万年后,天气的改变给哺乳动物带来了更多益处。大陆漂移促使南极洲和澳洲分隔,南极洲四周呈现新的洋流,刺激了地球的迟缓降温。跟着气温下降,两极的冰盖起头增长,水被“绑缚”在冰上,形成海水水位下降,别离的地域之间呈现新的大陆桥。此外,印度和亚洲相碰,非洲与亚洲相碰,欧洲和北美洲与南美洲接触,使哺乳动物更随便传布。冷冷的天气也改动了生态系统的构成,地球上不再只是丛林,而是包罗了戈壁、苔原和宽广的草原,新情况为哺乳动物的更多变异展平了道路,而且促进了大型食草动物和捕食者的开展。
哺乳动物在海洋和陆地中都博得了角逐,但胜利的关键其实不在于物种的数量,现实上,鸟类和爬虫类的物种数量都超越了哺乳动物。哺乳动物可以成为优势种群是因为它们特殊且多样的身体形态、生活体例、栖息地和大小。哺乳动物有同党、鳍和腿,它们生活在山区和地下,包罗最小的陆栖脊椎动物和地球上更大的动物——鲸鱼。
陨石碰击在几秒间改动了地球的命运,留下了多种可能。假设陨石没有碰击地球,或者哺乳动物的进化非常迟缓,世界可能是完全差别的样子。但那些随机因素的组合让我们的祖先成为了赢家。
今天,哺乳动物保存在世界上各类差别的地形中,上至北极狐和北极熊,下至獾和鹿;从角马和猎豹到骆驼和戈壁鼩。鲸鱼泅水、马匹飞驰、蝙蝠飞翔、袋鼠跳跃、山公攀爬,大千世界,无奇不有。哺乳动物成为统治那个星球的物种。