既然说鲸是从陆地进化到海里,那么鲸在陆地的祖先是谁?有没有发现鲸从陆地到海洋的过渡状态?

既然说鲸是从陆地进化到海里,那么鲸在陆地的祖先是谁?有没有发现鲸从陆地到海洋的过渡状态?

居江客,生物学&生态学。不抖,不编。

别说,还真的有。

最近,有科学家在秘鲁海岸发现一种新的四足鲸类骨架化石。

化石发现的地点,位于秘鲁贫瘠的沿海地区

相关研究结果发表在 4 月 4 日的《Current Biology》上。别看这哥们儿看起来就跟个大狗子一样,但真的可以骄傲地对海洋中的鲸们说:瞧!你们又多了一个祖宗!

中始新世(约 42.6 Ma)原鲸 Peregocetus pacificus 在陆地和水中活动的复原图。

这次发现的原鲸 Peregocetus pacificus(意为:抵达太平洋的旅行鲸),并不是人们第一次找到四足鲸类的证据。因为在过去几十年中,科学家已经发现了几种早期四足鲸类的化石。但这次的发现,关键之处在于填补了鲸类演化史中重要的一环,有助于揭示它们从陆地到海洋的演化,和如何一路迁徙直至遍布世界各地

一、鲸的四腿祖先们巴基鲸

我们现在所说的鲸类动物,实际上包含了鲸和海豚。远古的鲸,体型比现代的鲸要小得多。如果说到目前发现的最古老的鲸,可能很多人都有所耳闻——巴基鲸(Pakicetidae)。顾名思义,它的三个属都发现于巴基斯坦的卡拉奇塔山脉。

巴基鲸复原图

巴基鲸的大小和狼差不多,尾巴细长、四肢瘦长,生活在接近淡水的环境中,代表了陆生偶蹄类向水生鲸类演化的第一步。或许是因为它们和现代的鲸差异实在太大,最初的命名者们将其归类为中爪兽目(Mesonychid),一类和狼相似的远古食肉动物,这一分类过了近半个世纪才得到修正。不仅外形与狼相似,据研究推测,它游泳的样子也与狗子相似。

所以,谁再嘲笑你游泳只会狗刨,你可以狠狠地回击他:洒家这叫鲸泳!

巴基鲸游泳复原图

游走鲸

比巴基鲸略晚的游走鲸(Ambulocetidae)更加适应水中的生活,化石证据表明它们尾部可能有强壮的肌肉,与现在的水獭相似。并且,游走鲸很可能更适应海水环境。

游走鲸游泳复原图

雷明顿鲸

更晚一些的雷明顿鲸(Remingtonocetidae)可能已经完全适应了海水。这些早期鲸类很可能在水中觅食,在岸上休息有科学家认为,从雷明顿鲸的时期开始,鲸的骨盆带(pelvic girdle)变得更加灵活,能够做出更大幅度的弯曲和伸展动作;与此同时,它们的尾巴变得更强壮、扁平,接近今天水獭尾巴的形状。这些形态的改变都体现出对水中生活的适应。

雷明顿鲸捕食假想图

原鲸

接下来,鲸的家族迎来了一大批新成员——原鲸(Protocetidae),包含约 20 个属。和祖先们相比,原鲸的眼眶更大,两眼之间距离更宽,不同的属头骨形状差异较大。它们还保留有发育良好的后肢。本次发现的化石就属于原鲸的一种。2011 年,一个由来自秘鲁、法国、意大利、荷兰和比利时的科研人员组成的团队发现了它,被保存在距今 4000 多万年(始新世中期)的海洋沉积物中。

原鲸 Peregocetus pacificus 骨架化石发掘现场

化石研究显示,这头鲸保留了在陆地上活动的能力,同时也是一个游泳好手。它体长 4 米(包含尾部),当骨架组装完毕时,臀部和四肢形态表明它可以在陆地上行走;而尾巴和足的解剖特征,包括长而有蹼的附肢、大尾骨,都和现生的水獭、海獭相似,这表明它一定是一个熟练的游泳高手。

发掘出的原鲸 Peregocetus pacificus 骨骼化石,游泳态与步行态

龙王鲸

到始新世中期和晚期,龙王鲸(Basilosauridae)将成为第一种完全水生的鲸。化石分析表明它们很可能已经演化出了定向的听觉,只是没有今天的鲸那么发达。自此,鲸永远定居海洋。

龙王鲸复原图。它也是最细长的鲸。

下面动图还展示了其他一些古老鲸类,出场的依次是游走鲸、罗德侯鲸、矛齿鲸、龙王鲸(最长那位)、新须鲸、剑吻古豚。

二、鲸类祖先的全球大迁徙

原鲸是鲸类中最先实现全球分布的类群,它们的足迹遍布亚洲、非洲、欧洲、北美洲和南美洲。一系列化石证据显示,鲸目起源于南亚,随后往北非方向迁徙。

鲸类从南亚往北非迁徙示意图

这次发现的化石则揭示了它们的下一步行动:在不到 1000 万年的时间里,这些既能在陆地移动又会游泳的原鲸就像水陆两栖战车一样,从北非游泳跨越大西洋,来到南美洲,行程几乎相当于绕赤道转了一圈。在始新世时期,非洲和南美洲之间的距离大约只有今天的一半,这里的洋流方向也有利于它们的迁徙。

前述论文的第一作者、比利时皇家自然科学研究所的 Olivier Lamber 说:“这是整个太平洋地区第一个无可争议的四足鲸化石记录,也是南半球发现的第一只四足鲸,可能是美洲最古老的,也是除印度和巴基斯坦外最完整的。这一发现显著增加了早期鲸类的分布范围”。

以前科学家一直认为,古代的鲸到达美洲后一开始一直待在北美洲。但这篇论文研究认为,这些两栖的四足鲸是在抵达南美洲之后,才开始向北迁徙,最终到达北美洲。

鲸的旅途还没有结束,它们的故事还在等待更多的化石来填补。许多科学家认为今天的河马是鲸在陆地上的远亲,但这一观点目前还有争议。该研究团队则计划在智利这个地区继续向更古老的地层挖掘,希望能找到更古老的两栖鲸类化石。

对鲸们来说,祖先们分布在哪里并不重要,重要的是祖先找到了。它们可以名正言顺地说“我曾经跨过山和大海”,也可以唱“我曾经同时拥有陆地和大海,转眼都飘散如烟”。

(关于这篇论文的更多详细信息,感兴趣者可以戳下面的完整视频和论文原文查看。)

海陆双栖大狗子?鲸爷爷的爷爷! https://www.zhihu.com/video/1099248780628619264

参考资料:

1. Lambertet al. An Amphibious Whale from the Middle Eocene of Peru Reveals Early SouthPacific Dispersal of Quadrupedal Cetaceans, Current Biology (2019),doi.org/10.1016/j.cub.2

2. Gingerich, Philip D., et al. Newprotocetid whale from the middle Eocene of Pakistan: birth on land, precocialdevelopment, and sexual dimorphism. PLoS one 4.2 (2009):e4366.

3. 高红艳, 倪喜军. 基干鲸类的多样性及其与中兽和偶蹄类的系统关系. 古脊椎动物学报, 2015(2): 5.

4. 四条腿的鲸什么样?它学游泳的姿势或许超出你想象. 科研圈.