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不同的「哺乳动物」有哪些共同特征?

Discussion in '知乎日报' started by 漂亮的石头, 2020-03-05.

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 攀缘的井蛙 阅读原文

    传统分类学上一般把“哺乳动物”和”鸟类“,“爬行动物”,”两栖动物“,”鱼类“并列,并总结了每”类“动物的一般特征。比如“鱼类”是“用鳃呼吸,用鳍游泳”;“两栖动物”是“水陆两栖,变态发育”;“爬行动物”是“身披鳞甲,卵生冷血”;“鸟类”有“鸟喙无牙,羽毛飞行”等等。

    我还记得自己中学时背过,哺乳动物的特征:披毛恒温,胎生哺乳。

    必须承认,这样的总结直观,简单,便于记忆,所以很容易深入人心。但是“简单”也同时意味着“不准确”和“不严谨”。比如,身为哺乳动物的鸭嘴兽和针鼹就是卵生的。

    [​IMG]

    (正在孵化的针鼹幼兽。它属于现存哺乳动物中最原始的一个分支。)

    简单来说,现存哺乳动物分为三大类群:

    单孔类,又称原兽类,代表是鸭嘴兽和针鼹。特征是卵生,而且卵,粪,尿从同一个孔(泄殖孔)排出。没有乳头,孵化的幼体直接舔吸母亲腹部皮肤分泌的乳汁。

    有袋类,又称后兽类,代表是澳洲的各种袋鼠袋熊袋貂袋獾,还有美洲的负鼠。特征是雌性没有完善的胎盘,发育不全的幼体在特殊的育儿袋中吸食乳汁发育长大。

    有胎盘类,又称真兽类,包括初单孔类和有袋类之外的其他所有哺乳动物,现代哺乳动物的绝对主流,天上飞的地下跑的水里游的草科里蹦的都有。

    [​IMG]

    (现代哺乳动物三大类群的亲缘关系和大致的分化时间。)

    这三大类群至少还有这些共性:耳朵里有三块听小骨,腹部肋骨退化消失,隔膜呼吸,门齿 - 犬齿 - 臼齿的分化,齿骨 - 鳞骨关节,4 个心房 + 心室,成年后体型不再长大,完整的骨化次生腭,以尿素形式排出含氮废物,等等。

    这些特征也许并不那么“一目了然”,但是同样重要。特别是在研究已经灭绝的哺乳动物,和探寻哺乳动物的祖先时,牙齿和骨骼的特征几乎是唯一的根据。毕竟,我们也不能指望老能在琥珀里找到长颈鹿对吧。

    其实,哺乳动物头骨和牙齿的特征是最明显的。这是两种史前掠食者的头骨化石:

    [​IMG]

    [​IMG]

    一眼就可以看出来:

    哺乳动物(下)的牙齿有明显的分化:门齿,犬齿,臼齿形态和功能完全不同。作为对比的恐龙(上)嘴里的牙齿形态都差不多。

    哺乳动物(下)的下颌骨是一整块,弯成 L 形,上端插到头骨上的一个“环”里。这种上下颌的连接形式叫做“齿骨 - 鳞骨关节”,是哺乳动物特有的。作为对比的恐龙(上),下颌平直,而且是由几块骨头“拼接”成的。

    为什么哺乳动物的下颌只有一块骨头呢?因为其他的骨头退化变小,然后转移到耳朵里,变成听觉系统的一部分了。

    [​IMG]

    (哺乳动物下巴的演化历程简图。从“拼接式”到“一体式”,以及被改造后转为他用的几块骨头。)

    [​IMG]

    (三块听小骨:镫骨,砧骨,锤骨是判定一种史前动物是否属于哺乳动物的最有力的证据)

    当然,能保留听小骨的化石也极其稀有。

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    (白垩纪早期的亚洲毛兽 Maotherium asiaticus 化石。中生代的哺乳动物是一些被恐龙压制的小不点,它的头骨就只有 3 厘米长,但是保留了完整的听小骨,想我们展示了哺乳动物演化进程中的某个中间阶段。)

    一般认为,真正的哺乳动物在侏罗纪中晚期出现。当然,在这之前一定存在一些过渡阶段,它们有一些符合哺乳动物的特征,也有一些不符合。根据这些特征,我们可以继续向上推溯,层层递进,一支追溯到哺乳动物的祖先。

    这些已经超出了“哺乳动物”这个问题。在此不做详细介绍。只要知道,哺乳动物是羊膜动物的两大分支——合弓纲仅存的后裔。另一个分支是蜥形纲,包括现代的蜥蜴和蛇,龟鳖,鳄类,鸟类,已灭绝的恐龙,翼龙,鱼龙,蛇颈龙等等。这两大分支自出现后,在 3 亿年间进行了激烈的竞争,一波三折,跌宕起伏,这就是许多古生物爱好者津津乐道的“龙兽争霸”。

    [​IMG]

    (合弓纲的演化简图。可以看到哺乳动物的祖先从类似“大蜥蜴”的形态一步步变成现在的样子。)

    哺乳动物是“龙兽争霸”目前的优势方,具有极高的多样性,占据着广大的生态位。然后,哺乳动物当中还出了一个生命演化史上最大的不确定因素:智人 Homo sapiens。把这场竞争,导向了完全不可知的方向。

    参考文献:

    [1] Renfree MB, Suzuki S,Kaneko-Ishino T. 2013 The origin and evolutionof genomic imprinting and viviparity inmammals. Phil Trans R Soc B 368: 20120151.http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2012.0151

    [2] New Fossil Mammal Found in China

    阅读原文
     
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