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【中国科学报】化石揭示熊突破体型-食性限制原因

发表日期:2020-06-23来源:放大 缩小

提拉瓦曙熊化石(江左其杲 供图)

  现生的食肉目成员中存在一个普遍的体型-食性限制。既往研究发现,对于绝大多数陆生食肉目成员来说,当其体重超过21.5 kg的时候,它的食性一般会转向掠食性并且以捕食体型较大的猎物为主。 

  这种限制的原因在于能量限制。这一规律在化石物种中也有体现,然而有一类动物却违背了这一规则,它们往往还保持着杂食性食性,即熊类。此前,现象的相关研究一直处在空白状态。

  近日,中国科学院威尼斯正规官网-威尼斯官方网站-首页江左其杲和美国自然历史博物馆John Flynn合作,在iScience上在线报道了最早的熊亚科化石提拉瓦曙熊Aurorarctos tirawa(属名来自罗马神话的曙光女神欧若拉)。化石来自于美国中部Nebraska的情人组(Valentine Formation)地层,时代为中中新世。这批化石把熊亚科的最早记录往前推了500万年,并与最早的大熊猫亚科化石证据在时代上相吻合。

  通过一个详细的系统发育树,研究人员不仅论证了曙熊属于最早的熊亚科,还指示了过去很多被笼统归入祖熊Ursavus的物种实际上属于不同的支系。祖熊的模式种短吻祖熊可能属于熊科的干群,欧洲常见的原始祖熊属于早期的大熊猫亚科,而我国南方的林祖熊已经属于熊亚科的成员。原始祖熊,林祖熊等都应该建立新的属以区分于模式种,但是这方面涉及到很多材料,需要更详细的分类修订工作。

  除了曙熊在熊类分类演化上的重要意义外,研究人员还详细研究了熊类的牙齿研磨模式。熊亚科通过一系列的齿尖结构重组,牙齿内外方向上的连接逐渐消失,使得上下颌可以前后运动。研究人员发现曙熊的牙齿结构恰恰代表这种转变的初始状态。研究人员以牙齿结构的转换状态和后侧臼齿的延长程度做了统计学分析,发现臼齿结构转变和后侧臼齿延长呈显著的正相关,为牙齿研磨方向转变的假说提供了证据。

  这种转变提高了熊亚科熊类的研磨效率,使得它们可以更叫有效的进食植物性食物,在维持较大的体型的情况下依然以植物为主食。

  研究人员还研究了曙熊的食性和运动模式。曙熊的牙齿齿尖低缓,牙齿上常见龋齿,下颌粗厚,显然已经适应植物性食物,并可能会进食含糖分较高的部分(如水果)。曙熊的肢骨的几何形态学研究显示它们可能有着较强的爬树行为,而现生的熊类则以地栖为主。这显示现生部分熊类中保留的较强的爬树能力,如马来熊,眼镜熊,可能是祖先状态的残留。这也说明生物演化的过程往往比较复杂,仅仅依靠现生物种做祖先状态重建可能是不准确的。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101235 

编辑:崔雪芹

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