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毕顺东研究组在《自然》杂志发表论文: 混元兽,改写有袋类的起源

更新时间: 2018-06-14 编辑: 张茂银

毕顺东研究组在《自然》杂志发表论文: 混元兽,改写有袋类的起源

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我室毕顺东教授领衔中美古生物学研究团队,于6月13日在英国《自然》(Nature)上在线发表研究长文(Article),报道了一件迄今为止保存最为完整的早白垩世哺乳动物化石,命名为混元兽。混元兽是真兽类(胎盘类及其祖先)的早期类型,同时发育有真兽类和后兽类(有袋类及其祖先)的混合特征。研究发现,以前报道的中国袋兽与混元兽同属一支,均为早期真兽类,而并非有袋类的祖先。有袋类起源于亚洲的结论有待进一步商榷。毕顺东教授为该文通讯作者和第一作者。

现生哺乳动物中的主体(99%)是胎盘类和有袋类,其中胎盘类数目多达5500多种,有袋类有270种,现代人即属于胎盘类。它们从何起源、何时分异是哺乳动物进化研究中的关键性科学问题。

混元兽标本发现于内蒙古宁城地区义县组下部地层,是距今1.26亿年的热河生物群中的哺乳动物。过去20年间,中国东北热河生物群发现了超过120多个属种的脊椎动物化石,相对于种类丰富、保存精美的恐龙和鸟类化石,兽类哺乳动物只有3属3种。其中始祖兽和无矢脊兽是真兽类,中国袋兽则常被认为是后兽类的最早化石记录。这些化石为解决胎盘类与有袋类的分异问题提供了形态证据,但受限于当时的研究条件,科学家们难以获取详尽的解剖学证据,因此造成了长久以来对这些种类、尤其是中国袋兽系统发育位置的争议。新发现的混元兽保存完好、结构精美。研究人员利用高精度CT扫描技术,数字化三维重建了包埋在岩石中的化石骨骼,基本上复原了每块骨头的形态特征。在此基础上,研究团队历时3年,构建了一个包括有56个早期哺乳动物分类单元和400多个形态学特征的大型数据矩阵,确立了可靠的早期哺乳动物谱系树。系统发育分析结果表明,热河生物群中的4种哺乳动物都属于真兽类,包括之前被归入后兽类的中国袋兽。

这一研究结果科学意义重大,中国袋兽属于真兽类的新结论,表明亚洲可能不是有袋类的起源中心,目前已知有袋类最早的化石记录为发现于北美1.1亿年前的三角齿兽。

另外,混元兽还首次保存了中生代哺乳动物完整的舌骨器。舌骨器悬挂在头骨与喉结之间,是为舌头和颈部某些肌肉提供附着处的一系列纤细的骨头,是哺乳动物重要的进食、咀嚼和发声的器官。由于它们不与其他任何骨头形成关节,因此在化石中很难被保存,是哺乳动物骨骼中知之最少的骨头。人类的舌骨是由一个U型的单块骨头构成,而混元兽的舌骨由7块骨头组成、其结构更为精巧。正如审稿人指出:“These things would be widely used by others in the field”。这一发现会为生物学与医学诸多领域的研究带来新的启示。

混元兽的属名,意为元气未分,混沌为一,元气之始也,指示生物拥有真兽类和后兽类混合特征的特别属性。种名周氏,献给周忠和博士,感谢他不但开启和推动了热河生物群的深入研究,而且引导和帮助其他年轻团队对热河生物群开展研究。

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图1周氏混元兽 (Ambolestes zhoui, STM33-5)的正型标本

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图2周氏混元兽 (Ambolestes zhoui, STM33-5)的牙齿及下颌

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图3周氏混元兽、负鼠和美洲狮的舌骨器


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图4周氏混元兽(Ambolestes zhoui, STM33-5)的复原图 

 背景知识:

现生的3大类哺乳动物,包括了单孔类、有袋类和有胎盘类。单孔类的泌尿、生殖和消化都通过唯一的“泄殖腔“,包括我们熟悉的鸭嘴兽、针鼹等;有袋类的最大特点是雌性在腹部有一个育儿袋,幼体出生非常不成熟,必须在母体袋内长期哺乳,包括袋鼠、袋熊和袋貂等;而有胎盘类最大特征是雌性具有胎盘,幼体在母体的子宫中能通过胎盘吸收营养,包括鲸鱼和我们人类。在生物分类上,单孔类从属于原兽类。现生有袋类和它们的化石祖先从属于后兽下纲,胎盘类和它们的化石祖先从属于真兽下纲。单孔类哺乳动物的数目十分稀少,只有3种。目前现存的哺乳动物中,99%是有胎盘动物或者有袋类,有胎盘类数目多达5500多种、而有袋类仅有270种。有袋类动物和有胎盘动物构成了现存所有哺乳动物总数的99.9%,因而有关有胎盘类和有袋类的分异时间是哺乳动物进化研究中关键性的科学问题,极大地影响了现代地球生态系统的格局。

另外混元兽的外鼓骨形状像是C,与现生负鼠类相似,与单孔类,辽尖齿兽构成一个生物演化序列。这个演化序列重演了现生有袋类胚胎外鼓骨的每个发育阶段。

云南省古生物研究重点实验室 供稿

(摘自 云南大学新闻网)