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我们是花朵的孩子

2014-09-10钱亚民

大自然探索 2014年4期
关键词:灵长类布拉树枝

钱亚民

20年前,美国密西根大学的研究生布拉奇和他的导师金杰瑞将一个含有化石的巨大石灰岩,从怀俄明大角盆地带回密西根大学博物馆。

被包裹在石灰岩中的这块化石会是什么呢?布拉奇仔细打量着:化石的缝隙被沙石塞满了,得用硫酸将沙石去掉。

工作在一天天地推进。“这会是个头骨吗?”有一天,金杰瑞这样问布拉奇,而布拉奇一脸茫然。要知道,发现哺乳动物头骨化石的机会是多么地稀少。想想吧,那可是6600万年前,在恐龙灭绝后,石灰岩形成时期的化石。

然而,几天后,一块头骨形状的化石渐渐凸显出来了,令布拉奇欣喜不已。而经验丰富的金杰瑞几乎立即就意识到,这块化石中记录的事件非同一般。

伸出你的手,看看上面的指节和平整的指甲,然后再对比动物的爪子。你会发现,不同于动物的爪子,你的手简直就是为抓握东西而进化出来的。

除了手,与其他哺乳动物相比,我们还有前视的眼睛。事实上,所有的灵长类都拥有这两个特征。那么,是什么促使灵长类的祖先们首先进化出这两个特征,从而为我们人类的进化铺平了道路呢?

追溯起来,我们粗略知道,灵长类进化的第一步大约出现在6000万年前。当时,所有灵长类动物的祖先应该是一种小型的夜行性动物。它们来到了树下。那么,它们的后代是怎样进化出了具有手指的前肢和前视的眼睛?

答案似乎显而易见:当它们来到树下时,为了适应树栖生活,需要有可以抓握的手去攀爬树枝,还需要有可以前视的眼睛去判断距离。但是,人类学家卡特米尔早在1970年就指出,事实并非如此简单,因为其他很多哺乳动物虽然并没有进化出这些特征,但它们也都能适应树栖生活,并存活了下来。例如,松鼠只有爪子(而不是手)和朝两边看的眼睛,但它们仍然能灵巧地跳跃在树枝间。看来,灵长类动物的眼睛和手并非仅是为树栖而进化出来的。

另外的一个可能的答案是:为了捕捉昆虫。在现有的树栖动物中,抓握的双手和脚以及前视的眼睛也常常出现在那些在幼枝上觅食的动物身上(幼枝太细,不容易让爪子抓住)。前视的眼睛则常见于掠食动物,比如猫和鹰,它们依靠视线捕捉食物。不过,灵长类动物更特别,它们双眼视线的重叠更有利于判断距离远近,比如它们的猎物——昆虫是否在它们手臂够得着的距离内,或者某根树枝是否在一跃之内的范围。或许正是为了捕捉树枝顶端的昆虫,我们的灵长类祖先进化出了可以抓握的手和前视的眼睛。

不过,从布拉奇他们发现的这个灵长类动物的牙齿化石来看,昆虫并非它唯一的食物——它平而圆的臼齿看上去更适于碾磨水果和植物,而不是捕食昆虫。再说,如果灵长类的祖先已适应吃昆虫,那它们为什么没有留下大量吃昆虫的后代呢?事实上,大多数灵长类都是昆虫与植物兼食的杂食性动物。虽然确实存在少数专门吃昆虫的灵长类,比如跗猴,但它们更趋向于利用声音而非视觉去捕捉猎物。

如果不是为了捕捉昆虫,那么,灵长类进化出独特的手和眼睛又是为什么呢?

研究灵长类进化的苏斯曼在马达加斯加的研究发现,马达加斯加现代狐猴经常以花蜜丰富的花朵为食。他认为,灵长类的进化与开花植物的进化相关联。

看看吧,在森林中,树枝顶端新长出大量的树叶、花蕊、花朵和果实,它们和其中生活着的昆虫一起构成了一个全新的食物生态链。初期的开花植物,也即被子植物,是少部分由昆虫授粉后形成的灌木,它们出现在1.35亿年前。当第一个真正的灵长类出现时,开花植物已经进化出了很多科,覆盖了当时世界上的森林。森林树枝顶端的食物生态链召唤强有力的主角到来,比如灵长类、蝙蝠和鸟类。于是,这些动物快速进化。

与此同时,开花植物也在进化,它们进化出更大、更鲜美的果实,吸引来像灵长类这样的动物;而作为回报,这些动物频繁地为植物传授花粉——它们吞食植物果实后,将种子四处播撒。就这样,灵长类动物进化出了可以抓握的手指和脚趾,这些手指和脚趾上敏感的肉垫能帮助它们再柔软细嫩的树枝间移动并灵巧地采摘果实。被子植物的这种进化假说不仅解答了为什么灵长类动物进化出了关键的特征,而且还解答了灵长类动物起源的时间。

另一个有说服力的证据来自2012年西班牙科学家葛美和维度对上百个现生及消失的灵长类的比较研究。在关于灵长类的食性和生态学方面的比较中,他们发现,帮助开花植物是灵长类动物成功的秘籍,特别是灵长类的食物方式:它们吃植物果实,然后将植物的种子四处播撒,使得这些植物非但没有灭绝,反而大量繁殖,甚至衍生出了新种。葛美认为,采食开花植物也导致了食主——灵长类动物的进化和物种分化。

究竟是昆虫还是花朵驱使早期灵长类发生了进化?在学术界,两种理论各执一词,旗鼓相当。后者让人感觉相当完美,但前者也令人无懈可击。

这就需要进一步找出强有力的证据。然而,鲜有证据能经受住所有的质疑。现有的灵长类化石所记录的都是5500万年前的灵长类,它们的体型大小不一,有的小似老鼠,有的大如家猫,更像现代的懒猴或狐猴。它们都以昆虫和果实为食。但是,关键的是,它们都已经具有灵长类的特征,比如前视的眼睛、灵巧的有指甲的手指和抓握的手。这意味着这些关键特征是在很早的时候就进化出来了,也许出现在从6600万年前恐龙让位到5500万年前第一个灵长类出现之间。不幸的是,这个时期的化石记录主要是下颌骨和牙齿,而且多数支离破碎,模糊不清。

正因此,当金杰瑞让布拉奇从5600万年前的石灰石里寻找一个头骨时,他确实希望找到灵长类记录中重要的一个“缺失环节”:某个结合了原始和现代灵长类特征的化石标本。庆幸的是,布拉奇发现的头骨标本正是这样一个标本。

窃果猴是一种远古树栖动物,拖着一根长尾巴,与老鼠差不多大小。窃果猴长有呈锯齿状的巨大前臼齿,看来主要用于锯开富含纤维的果实和坚果。不过,它们也吃昆虫。虽然它的两只眼睛仍往两边看,但它已经长有能够抓握树枝的“手”和“脚”,而且除了大脚趾上有指甲,其他“手脚”上仍然是爪子。很明显,窃果猴能够像松鼠一样在大树枝上自如地上蹿下跳。

根据窃果猴化石,有灵长类学家指出,我们的灵长类祖先因为需要在细枝上攀爬,寻找果实、花朵和昆虫,首先进化出了用于攀爬的“手”和“脚”。接着,为了寻找更多昆虫,它们又进化出了能聚焦的眼睛。

但也有科学家提出,所有动物包括掠食者,发生眼睛前视进化是为了帮助动物看清周围到处是枝叶的环境。我们的灵长类祖先也是这样——前视的眼睛使它们能够用X光般的视觉将自己生活其中的森林看得更加清楚。

我们来做个小实验:在你眼前竖起一根手指,然后看看手指后面是什么。当你的两只眼睛同时睁开时,你可以很好地看到手指后面的景象;当你闭上一只眼睛,用另一只眼睛看时,手指背后的部分景象就消失了。所以,我们的眼睛提供了相当于X光线的透视的视觉。不过,这种X光的视觉只适用于看清窄于两眼之间距离的物体。而一些大型动物由于两眼之间距离较大,所以能看到树枝和树叶后的景象。当它们生活在充满枝叶的环境中,如果两只眼睛都朝前的话,它们就能看到周围的世界。增大的视线范围能更好地补偿往后看的功能。小型动物比如老鼠,因为大多数树叶比它们两眼之间的距离宽,它们不能从前视中获益,所以它们的双眼位于头的两边更好。

如果这种理论是正确的,那么,动物视线重叠的程度主要取决于两点:它们的体形大小和它们是否生活在充满树叶的环境中。对319种不同动物的研究表明,生活在森林中的动物的体形和视觉重叠之间互相联系,但在规整的环境中并非如此。所以,一旦灵长类动物被带到树林里,一个相对较大的灵长类祖先会进化出前视的眼睛,以便在森林的树冠中看得更清楚。

这就支持了灵长类进化出前视的眼睛是用于采摘花朵的观点,而将捕捉昆虫这一假说排除在外。

不过,也有专家认为窃果猴与灵长类毫不相干,或许两者仅是相当远的远亲。他们说,如果你让这种化石动物披上皮毛绕着动物园跑,没人会认为它像灵长类。而包括布拉奇和苏斯曼在内的很多灵长类学家则认为,窃果猴属于近兔猴目,相当于早期灵长类的“堂兄”,窃果猴与灵长类的关系很近是理所当然的。

究竟孰对孰错?解决难题的唯一办法是找出那个关键时期的更多化石证据。化石收集者们仍在寻找。毋庸置疑,证据就在化石中,关键是我们能否找到。当你读到这篇文章时,也许另一个研究生正在修理一块包含着那关键的“缺失环节”的岩石;当你下次看到一朵鲜花时,一定记住那含苞待放的花朵,也许化石会告诉你:我们是花朵的孩子。

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