才是它们躲过大灭绝的秘密武器,门牙两边有个

(作者/廖俊棋)

舔一舔你的上门牙内侧,是不是感觉有左右楞,牙面也有点凹?

澳门威利斯人手机版 1重型猎鹰火箭首飞升空。图片来源:John Kraus

现生的鸟类有多达一万种以上,光从中文汉字有「鸻、鹈、鹦、鶫、鹕、鹫、鹅、鹉、鸡、鹰、鸭、鹂、鹩、鴷、鵟、鴗、䴒、鹤、凤、鵰...」等诸多相关字词来看,也不难了解这是一个庞大的类群。

当舌头划过两颗门牙(从内侧),像是经过了一个“m”型路线?

(艾麦乐 编译)2018年2月,SpaceX的重型猎鹰首飞成功,成为现役火箭中推力最大的一款。仅次于它的,是联合发射同盟的德尔塔Ⅳ重型火箭。而重型猎鹰能够发射到近地轨道的载荷重量,是德尔塔Ⅳ重型火箭的2倍以上。

但在这个繁荣的光景背后,大部分的鸟类其实也在白垩纪末期的大灭绝中灭绝了,现今所有的鸟类仅是当时其中很小的一个分支演化至今。

可能你天天舔门牙,不觉得两边有楞有什么奇怪。但其实世界上大部分人的上门牙内侧是平平的,根本没有楞!而这些左右有楞的门牙,只在东亚人和北美印第安人中有特别高的出现率。

下面列出的几款现役火箭的低地球轨道最大载荷质量,或许能够让你对重型猎鹰的运载能力有一个大致了解:

那究竟是什么因素把这一小群鸟类留了下来呢?

澳门威利斯人手机版 2上门牙(中间那颗)牙冠铲形门齿评分表,面对我们的是舌头那侧(这幅图省略了牙根...但牙是有椎状牙根的),从左到右由无到轻度、再到重度,看你大概是几分。图片来源:参考文献6

  1. 重型猎鹰(SpaceX),63800千克
  2. 德尔塔Ⅳ重型(联合发射同盟),28790千克
  3. 长征五号(中国),25000千克
  4. 猎鹰9号全推力版(SpaceX),22800千克

“无齿”是演化关键?

关于小行星撞击对恐龙的影响仍在争论中:到底是给予正值颠峰的恐龙王朝致命一击,还是压在早已苟延残喘的末代恐龙身上的最后一根稻草。

最早的鸟类出现在大约1.65-1.5亿年前的侏罗纪时代,起源于兽脚类恐龙(大家熟知的霸王龙就是这类恐龙)。到了6600万年前的白垩纪末期,一颗直径10千米的飞来横祸冲撞地球,一系列的后续灾难终结了恐龙长达1亿6千万的霸权,只剩下鸟类作为恐龙唯一的后裔存活至今。

有部分观点认为,即便那颗小行星没有到来,恐龙也还是会因为无法适应环境而被淘汰,最大的证据就是恐龙各类群的多样性早在大灭绝之前就开始下降。

有研究指出生态环境的压力会让物种多样性降低,例如在现今全球气候变迁的环境下,生物的多样性就正在持续减少,而恐龙也可能早在突然灭绝前就受到了环境变化的影响而开始逐渐消失。

针对此一观点,Derek Larson和同事进行了一项有关灭绝前兽脚类恐龙多样性的调查。由于有许多小型兽脚类恐龙的骨骼纤细甚至跟鸟类一样是中空的,保存时容易破碎,因此他们转而研究较为坚硬且与饮食环境较为相关的牙齿。

在研究了大灭绝前1800万年范围内超过3000种小型兽脚类恐龙的牙齿型态变化之后,Larson等人发现恐龙在那场天外之灾到来之前都还保持高度繁荣,证据就是随着小型兽脚类恐龙从高度肉食逐渐变为杂食或是食鱼、食虫,其牙齿的型态也有高度分化,而这个高度分化的多样性在大灭绝来临之前都没有减缓的征兆

那究竟是什么因素把这个高度繁荣的类群和大部分鸟类一扫而空,仅留下其中一小支繁衍至今呢? Larson及其同事在该文中提出一个新颖的假说:“没有牙齿”可能才是演化存续的关键(有趣的是,这个结论是在研究了大量牙齿之后得出的)。

大灾难中存活下来的鸟类称为“今鸟类(Neornithes)”,是一种比较进步的鸟类,它们与自己的后裔,现代鸟类一样都没有牙齿。Larson和同事认为这可能与饮食相关,比起满嘴的利齿尖牙,没有牙齿和坚硬的喙部也许更容易叼起地上的种子并将其撬开来食用

森林大火过后,即便植物都被燃烧殆尽,种子依然能坚挺过最艰难的时光,默默等待时机来临后再发芽茁壮;在小行星撞击的那一剎,相似但更大规模的情况也发生了,高温所引发的森林大火也在全球范围内蔓延开来,再加上之后的核冬天,多数的植物都在那场灾难中惨遭灭顶,仅剩种子保留了下来。

同时,植物支持的生态系统也随之崩解,灾难过后第一批适应环境并苟延残喘的恐龙类群幸存者,也许恰好就是那些能以种子为食的“无齿”之鸟。

澳门威利斯人手机版 3图片来源:Brusatte, S. (2016).

因为西方人、非洲人、东南亚人、太平洋岛屿人等等人口中基本看不到这类样貌特殊的门牙,所以这种内侧有楞的门牙干脆成为了东北亚人民的特征之一(没错,印第安人是从西伯利亚迁徙到美洲大陆去的,与现代东亚人分家不到3万年)。并且,学术界给它扣上了正经名字,叫做“铲形门齿”,因为它内凹的造型像个铲子。有时候,人们会把这种门齿和内眼角蒙古褶称为蒙古人种的特征,但随着对现代人起源的研究不断细化,我们发现的古代人类迁徙、融合的线路越来越复杂,无法用单一几个地区来统一概括发源地,所以现在人类学界正尽可能地避免对人群以几个种族划分,反而强调地理格局。在这里,我们暂时说“铲形门齿”是东亚人和美洲原住民的高频特征。

重型猎鹰更高的运载能力,给太空探索带来了许多全新的可能性——而这些可能性,在阿波罗计划终结以来的很长一段时间里,根本是不可能完成的任务。重型猎鹰火箭的首要目标或许是前往月球或者火星,但对于科学家来说,更激动的是这款火箭在更广泛的空间探索领域所蕴含的潜力。

最新假说:“不上进”救了现代鸟类一命!

澳门威利斯人手机版,另一项与小行星撞击事件与鸟类演化关系的发现来自今年6月刊载于Current Biology的一篇文章。

Daniel J. Field等人认为,原始鸟类与现代鸟类的致命区别可能就在于树栖适应的习性不同——赖在地上不肯上进登上枝头的个性,也许才是现代鸟类躲过一劫的重要关键

6600万年前小行星的撞击光是冲击波就可能铲平了方圆1500千米内的树木,接踵而来的是毁灭性的森林大火、酸雨以及漫无天日的黑暗,整个地球的植物生态性统崩坏。Field等人发现裸子植物及被子植物等种子植物虽在灾难前留下了孢粉,但一直到灾难过后很长一段时间才复苏,这其间的植物生态系统主要由少数几种蕨类植物所主导,也就是说,在当时全球范围的环境内,树木森林所构成的生态环境是完全崩解甚至长达千年的。

在小行星到来之前地球上较为兴盛的鸟类是一种称为“反鸟类(Enantiornithes)”的类群,这一类鸟的身体构造大多是适应树栖的,比如具有能弯曲、对握的脚爪等等。然而,在如充满森林大火、酸雨、核冬天甚至千年没有森林的末日生态环境中,如果还需要仰赖树木等植物来栖息、筑巢的话,就不是个良好适应环境的生活习性。

澳门威利斯人手机版 4树栖的鸟类在小行星撞击地球的事件中灭绝了。图片来源:Phillip M. Krzeminski | nature.com

不过,现在仍有许多树栖型鸟类在到处叽叽喳喳地喧闹着,那它们又是如何在那次灾难中挺过来的呢?

在对现生鸟类的演化谱系进行了分析之后Field等人发现,在这个演化阶段中最接近现代鸟类祖先的类群是鸵鸟及䳍(读音gōng,英文tinamous,一类分布于中、南美洲的小型鸟类,常跟几维鸟搞混,但分类及身体构造不同)等在陆地生活适应良好的类群,而一些新发现的“今鸟类”化石中的身体构造比例也显示出,现代鸟类的祖先可能更适应陆栖的生活。

澳门威利斯人手机版 5䳍。图片来源: Stavenn | Wikipedia

也就是说,那些当时没攀上枝头的鸟类反而在全球森林被烧光、死光的情况下还能勉强在地面上跑来跑去寻找食物并繁衍后代,直到千年之后树木、森林复苏之后,才在这次的竞争中拔得头筹,登上了树梢。(编辑:婉珺)

澳门威利斯人手机版 6考古遗址中发现的铲形门齿情况。图片来源:参考文献1

澳门威利斯人手机版 7首飞前竖立在发射塔架上的重型猎鹰火箭。图片来源:SpaceX

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