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这个顶着大帆的“大怪兽”,居然是我们的叔祖父?

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物种日历 2021-06-14 21:05
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异齿兽(Dimetrodon),又称异齿龙、长棘龙,它的外貌就像一只大蜥蜴一样,趴在地上,背上还有大大的帆。相信许多恐龙爱好者对这个生物的形象都不陌生,因为在许多恐龙图鉴以及恐龙玩具套组中都会有这种“龙”,这也导致许多人会误以为它们是恐龙

但事实上异齿兽生存于2亿9500万到2亿7000万年前的二叠纪,和恐龙生存的年代(2亿3000万年前到6600万年前)相去久远,它们的亲缘关系更是差了十万八千里。

异齿兽不仅不是恐龙,和其他爬行动物的亲戚关系也相当远。它们在分类上属于“合弓类”,简单来说,它们是朝向哺乳动物演化的分支,因此某种程度上还得喊它一声老祖宗(当然这种说法并不严谨,因为它们并不是我们直系祖先,而是一个旁支。就类似太爷爷的叔叔,虽然不是我们的直系,但也有一定亲戚关系)。

异齿兽:正在阅读此文的哺乳类们,喊声老祖宗来听听!| Wikipedia

没有化石奶,怎么知道是亲戚?

现在要确认一个动物是不是哺乳动物并不是太困难,看看它吃不吃奶就完事了。但吃奶相关的器官(乳腺等)和哺乳的行为却难以保存于化石之中,因此要判断一个灭绝的动物属于哪个类别,还需要观察它们骨骼的结构。

现代判断哺乳动物主要依据几个骨骼上的特征,例如下颌只有一块骨头组成、异齿型等等。先说说下颌,我们哺乳动物的下颌只有一块叫做齿骨(dentary)的骨头所组成,但在爬行动物中则由多块骨骼组成。不过哺乳动物的这些骨头并没有消失,而是跑到耳朵之中变成中耳的一部分,增强了我们的听力。

人类下颌仅有一块骨头 | Wikipedia

爬行动物的下颌由许多块骨头构成,图例为棘龙头骨。| Wikipedia

不过异齿兽因为过于原始,因此下颌还是由多块骨头所构成,因此它并不是哺乳动物,而是一类被称为“似哺乳爬行动物”的更原始类群。那我们是如何确定它和我们的祖先关系密切,而不是恐龙、鳄鱼、蜥蜴的祖先呢?

其中一个线索则藏在牙齿之中,异齿兽学名的原意是“两种不同的牙齿”,而拥有不同牙齿的“异齿型”则是我们哺乳动物的特色。如果我们到博物馆看看霸王龙或其他恐龙的牙齿,会发现这些爬行动物的牙齿除大小有不同外,本身形状并没有太多区别,这种情况称为“同齿型”;但照照镜子看看我们牙齿,就会发现有尖有方有扁。大部分哺乳动物的牙齿可以分成门齿、犬齿、前臼齿、臼齿

异齿龙的牙齿长短不一,参差不齐 | Smokeybjb / Wikimedia Commons

经过研究,我们认为异齿兽有穿刺用的长尖牙齿和切割肉类用的尖锐牙齿,而前者可能就是我们哺乳动物犬齿的起源。但为了吃,许多生物都会发展出异齿型来处理不同的食物,是否有更明确的证据证明异齿兽和我们的关系呢?

鸟臀类恐龙的畸齿龙也有类似犬齿的异齿型。| Wikipedia

怎么认祖宗?看“脑洞”

前面提到异齿兽属于合弓类,这个分类也被称为下孔类,顾名思义就是指它们有“脑洞”——头部后下方有一个孔洞,这个孔洞对演化分类上有什么意义呢?

异齿兽在头部后下方有个颞(niè)孔 | Wikipedia

最初出现的爬行动物在头后方是没有这个孔洞的,被称为“无孔类”,但这一个分类的生物至今已经全部灭绝了。其后为了减轻头骨的重量,并且有更大面积来附着肌肉造就更大咬合力,这些生物在头后方耳朵的位置演化出孔洞,并且根据形态可以分成有两个开口的“双弓类”,它们演化成蜥蜴、鳄鱼、翼龙、恐龙、鸟类等典型爬行动物的分支;另一支则是“合弓类”,它们朝向哺乳动物演化。

但现在摸摸我们的后脑勺,也摸不到什么孔洞,那是因为随着演化,这个孔洞在我们人类身上已经愈合了,因此已经找不到了。但通过一连串化石的发现,可以看到这个孔洞逐渐愈合的过程,因此可以证明,这些长得有如大蜥蜴的原始合弓类动物,就是我们哺乳动物大家族的祖先分支之一。

背着大帆做什么?

介绍完异齿兽和我们的亲缘关系后,最后让我们来聊聊这种神奇的动物。异齿兽属其实本身也是个大家族,体型从1米多到3米以上的巨兽都有。它们的体态有如蜥蜴,化石分布在现今的北美洲和欧洲。二叠纪时期的地球上所有的大陆都聚集在一起,称为“盘古大陆”,气候非常干燥,因此异齿兽的适应能力应该很强。

异齿兽家族 | Wikipedia

异齿兽最大的特色就是它大大的背帆,这个结构内部是由脊椎上的突起所构成,推测可能是用于展示(区分同类或吸引异性)或是调节体温。其中关于调节体温的说法认为,包覆于这“帆”上的肌肉及皮肤会有大量血管通过,可以对着阳光或微风帮助自己升温或降温

异齿兽化石,可看到背帆来自脊椎上的突起 | Wikipedia

曾有科学家计算过这个大帆调节体温的效率,他们发现大型的异齿兽如果没有大帆的帮助,从26℃上升到32℃要将近3个半小时的时间,但透过大帆的协助,仅需要一个半小时就能达到。因此这个大帆虽然看着行动不便,但很可能是帮助它们横行远古大陆的温控利器。

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