飞出恐龙的阴影——侏罗纪滑翔哺乳动物新发现
2017/8/16 科学大院
点击上方“科学大院” 可以订阅哦!作者：胡晗(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)
提到侏罗纪，大家一定立马会想到恐龙。
那么在那个恐龙称霸地球的时代，我们哺乳动物的早期拓荒者们究竟是怎样的面貌呢？它们是如何在恐龙的阴影下存活下来，甚至最终以卧薪尝胆三千越甲可吞吴之势，缔造出了一个哺乳动物的新帝国呢？
发现1.6亿年前的滑翔哺乳动物
北京时间2017年8月10日，世界顶级学术刊物《自然》(Nature)分别以《New gliding mammaliaforms from the Jurassic》和《New evidence for mammaliaform ear evolution and feeding adaptation in a Jurassic ecosystem》为题，两篇连载发表了一项重大的科学研究成果：新发现于中国的两种最原始的侏罗纪滑翔哺乳动物。
这项研究让我们了解到，远在1.6亿年前，刚演化出来不久的某些原始哺乳动物已经能够张开皮翼，英勇地飞出恐龙庞大的阴影。
这项研究由孟庆金研究员和罗哲西教授领导的北京自然历史博物馆、美国芝加哥大学和河北地质大学组成的国际合作团队共同完成，化石标本收藏于北京自然历史博物馆。
似叉骨祖翼兽生态复原图 (赵闯绘)
双钵翔齿兽生态复原图 (赵闯绘)
两种新发现的早期哺乳动物分别命名为似叉骨祖翼兽(Maiopatagium furculiferum)和双钵翔齿兽(Vilevolodon diplomylos)，化石十分完整，保存有精美的骨骼和皮膜等结构。
它们均属于哺乳动物演化初期的绝灭旁支——贼兽类中的艾榴齿兽类(Eleutherodontidan)，代表了最原始的滑翔哺乳动物，生活在距今约1.6亿年的侏罗纪。
它们的发现让人们意识到，早期的哺乳动物生态多样性远远超出了我们的想象。
它们已经可以，上!天!了!
这一发现重塑了哺乳动物飞行历史
说到上天，第一个飞进我们脑海的一定是鸟类。
其实鸟类并不是地球上唯一会飞的脊椎动物，哺乳动物中会飞的就有60多种，而大家熟悉的蝙蝠更是飞行能力堪与鸟类相媲美。
鸟类和蝙蝠都具有真正地“振翅飞翔”的能力，也就是说它们可以通过拍打翅膀，进行主动飞行。
而其他偶尔也能上上天的哺乳动物大都为“滑翔”，也就是说它们需要爬到高处跳下，利用气流进行一定距离的移动，但无法有力地拍打翅膀进行长距离飞行。
不过也别小看了它们的滑翔能力，现生的鼯鼠分分钟能滑翔飞出30米以上的距离。
如果想看现生的滑翔哺乳动物长什么样，我十分、非常地推荐去宠物市场找找无敌萌宠“蜜袋鼯”：
蜜袋鼯，爪子附近可见的褶皱状结构即用于滑翔的皮翼膜(图片来源见水印)
一种长有皮翼膜具有滑翔能力的有袋类，小小只能够作为宠物饲养，又萌又粘人，江湖人称“小蜜”。
新发现的祖翼兽和翔齿兽都是这样能够滑翔的哺乳动物，不过它们的出现比现生哺乳动物支系中最早出现的滑翔成员早了1.1亿年。
远古翔兽生态复原图(赵闯绘)
在此之前，研究者在中生代发现的远古翔兽(Volaticotherium antiquus)是唯一能够滑翔的早期哺乳动物，而祖翼兽和翔齿兽在演化树上的位置比远古翔兽更加原始，因此重塑了哺乳动物飞行的历史。
如何确定它们有滑翔行为？
那么问题来了，祖翼兽和翔齿兽敲黑板划重点的地方就在于它们能够滑翔，那我们如何确定这两个1.6亿年前的小家伙能够滑翔呢？
1
皮翼膜的存在
由于化石保存十分精美，我们能够清晰地看到在祖翼兽和翔齿兽的颈部、前后肢和尾椎之间连接有完整的皮翼膜，与现生哺乳动物用于滑翔的皮翼膜十分相似。
它们的皮翼膜主要分为前皮翼膜、侧皮翼膜和后皮翼膜三个部分。
其中，前皮翼膜连接脸颊和腕关节，侧皮翼膜连接腕关节和踝关节，后皮翼膜连接踝关节和尾椎。
如此一来，当它们张开四肢的时候，就能将自己呼啦啦扯成一张“风筝”，来阵风就可以上天啦。
与此同时，科学家还发现，祖翼兽的皮翼膜与现生哺乳动物中能够滑翔的鼯鼠十分相似，二者在前、侧、后皮翼膜的比例上几乎一致，也进一步证明了其滑翔的能力。
祖翼兽化石照片及线图，红色箭头指示皮翼膜位置(Meng et al., 2017)
似叉骨祖翼兽骨骼复原图及足部细节图，连接其头部、四肢和尾部的虚线代表了其皮翼膜的延伸区域(Meng et al., 2017)
2
四肢比例和运动方式的相关性
现生哺乳动物的滑翔行为与四肢比例息息相关。
这很好理解，毕竟大长腿和小短腿明显具有不一样的运动(及审美)效果，当然，我是小短腿星人，好吧，扯远了。
科学家在此次研究中，对现生和化石哺乳动物进行了大样本量的四肢比例和运动方式的数据测量和分析(这年头，古生物学也流行大样本统计分析，谁让我们，地，大，物，博)，最终认为祖翼兽和之前发表的另一种艾榴齿兽类宋氏仙兽(Xianshou songae)都属于滑翔动物。
而仙兽的好基友，同属于艾榴齿兽类的陆氏神兽(Shenshou lui)，则并没有被归入滑翔的哺乳动物之中。
因此，此次的分析结果表明，尽管艾榴齿兽类大都是树栖动物，但并不都具有滑翔能力。它们中有些可以随意玩跳伞，有些则只能在旁边看着。
不过没关系，作为人见人爱的CP“神仙二兽”，我们不会因为你不会飞就不爱你的。
3
独特的叉骨结构：与鸟类相似
祖翼兽叉骨及肩部等CT扫描三维重建图(Meng et al., 2017)
祖翼兽的两侧锁骨稍稍弯曲，和二者中间一块小小的间锁骨共同愈合形成了Y形结构。这一形态在哺乳动物中非常独特，但与鸟类的叉骨却有着迷之相似。
那么鸟类的叉骨长什么样呢？
大家可以出门左转买上一副鸭锁骨，啃干净以后就可以发现，它也是两侧的叉骨支在中间愈合，形成了一个Y形结构。
这个叉骨对于鸟类的飞行非常重要，因此相似结构在祖翼兽中的出现，也进一步证明了其飞行的能力。
此外，滑翔这一独特的行为要求肩部具有更强的灵活性，而祖翼兽的肩胛骨、锁骨和肱骨共同形成了一个灵活的肩部。
4
特殊的前肢和后肢结构
祖翼兽的手指指节从近端到远端的比例远远超过了其他大部分树栖的哺乳动物，而与蝙蝠比较相近。
祖翼兽的肩部及前肢复原图 (Meng et al., 2017)
它的近端脚趾还明显发育有一个纵向的沟槽，用于容纳指深屈肌腱，而指深屈肌在现生的滑翔哺乳动物比如鼯猴和蝙蝠中发育尤其强烈，用于攀爬抓握住悬空的物体。
此外，祖翼兽的脚趾较长，而跗跖骨较短，比例也近似于蝙蝠。
因此，基于手指和脚趾上的特征，科学家推测祖翼兽具有和现生滑翔的鼯猴和蝙蝠相类似的攀爬和抓握习性。
这两只小飞兽吃什么？
至此，我们终于确定了这些远古精灵滑翔的能力，那么作为一个痴迷“能好怎”的有志青年，当然要关心下这些会飞的萌物们在1.6亿年前吃什么的问题。
我们常常戏称古哺乳动物学家是“牙科医生”，因为哺乳动物的牙齿能够提供非常大的信息量，往往是研究的重点所在。
现生滑翔的哺乳动物大多数以植物为主要食物，平时吃点树叶、种子、水果什么的，偶尔可能抓个小昆虫开个荤。
正是祖翼兽和翔齿兽独特的牙齿，为我们揭示出，它们可能和现生的滑翔哺乳动物一样，也以植物为食，从而形成了植食性和滑翔行为相结合的生活方式。
左图：祖翼兽上臼齿；右图：锤头果蝠上臼齿(Meng et al., 2017)
祖翼兽的上臼齿保存完好，上面长有两排独特的、尖尖的嵴。这一结构和食果蝠如锤头果蝠(Hypsignathus monstrosus)的牙齿十分相似。
锤头果蝠，锤子一样的脑袋是为了在求偶时加强“歌唱”效果(Pavel Zuber摄)
锤头果蝠是非洲最大的蝙蝠，翼展可达近1米。
虽然是个庞然大物，它却是个爱吃水果的好宝宝。锤头果蝠的主要食物是无花果，没事也吃点芒果、香蕉和番石榴，感觉生活质量很高的样子……
此外，祖翼兽牙齿内侧的磨蚀痕迹还和一些次生演化出了食果习性的叶口蝠类(Phyllostomidae)十分相似。
叶口蝠类这个名字可能大家不太熟悉，但大家一定听说过这一家族中臭名昭著的吸血蝠亚科(Desmodontinae)。不过和祖翼兽牙齿相似的，是叶口蝠类中吃果子的成员。
双钵翔齿兽的臼齿形状则更加不走寻常路了。它的臼齿形似研磨用的钵体和钵杵，可能用于研磨植物的软组织和种子。它的牙齿替换模式也异于其他大多数的早期哺乳动物。
根据这些牙齿上的特征，科学家认为新发现的早期滑翔哺乳动物和植食性的现生滑翔哺乳动物可能具有相似的食性，主要以晚侏罗世占优势地位的蕨类和裸子植物为食，比如苏铁、银杏、松柏等。它们可能主要吃这些植物上较柔软的部分，如嫩叶、嫩枝和球果等。
两只小飞兽在演化上有何意义？
传统观点认为，最早的哺乳动物彼此之间差异不大，抢占不同生态位的能力也十分有限。
然而，这两种最早的滑翔哺乳动物的发现极大地丰富了我们对早期哺乳动物多样性的认识，证明哺乳动物早早已经开始了对天空的探索。
尽管比不上恐龙的繁盛，但中生代的哺乳动物已经出现了滑翔等多种生态习性，并在随后的漫长演化中将其发扬光大。
祖翼兽和翔齿兽都属于树栖的艾榴齿兽类，在演化树上的位置十分原始，意味着至少某些哺乳动物从树栖的祖先类群中演化出了滑翔这一特殊的运动方式，在恐龙横行的侏罗纪飞出了自己的一片天空。
特别感谢中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王海冰博士审校。
原文地址：
似叉骨祖翼兽：《New gliding mammaliaforms from the Jurassic》. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23476.html
双钵翔齿兽：《New evidence for mammaliaform ear evolution and feeding adaptation in a Jurassic ecosystem》. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23483.html
(文章首发于科学大院，转载请联系cas@cnic.cn)
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