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1997年5月,即失落的世界:侏罗纪公园美国邮政服务局首次在美国发行,发行了15张精美的邮票,描绘了各种恐龙和已灭绝的爬行动物。这些邮票在恐龙爱好者和古生物学家中引起了轰动。爱荷华大学古生物学家克里斯托弗·布罗丘(Christopher Brochu)回忆道:“我们都冲出去拿它们。”。作为研究鳄鱼及其祖先(统称鳄鱼和鳄形纲动物)的专家,布罗丘特别欣喜若狂地看到一枚图章上刻着侏罗纪晚期鳄形目动物Goniopholis。然而,当他走近一些时,他注意到了一些奇怪的现象:它尾巴上的棋子、鳞片的形状和牙齿的排列都不太正确。布罗丘意识到,这幅画并不是基于Goniopholis化石,而是基于当代尼罗河鳄鱼。

布罗丘说:“人们认为,要使景观看起来原始,你只需要把一条鳄鱼扔到混合器里,即使是现代鳄鱼。”。“有一种观点认为,自恐龙时代以来,鳄鱼一点也没有改变,它们是所谓的“活化石”。”这一观点经常在杂志、博物馆和自然纪录片中重复出现。但这是完全错误的。事实上,“活化石”的整个概念已经瓦解了。

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查尔斯·达尔文在年创造了“活化石”一词物种起源描述地球上一些较为模糊的生物,如肺鱼和鸭嘴兽,它们进化得相对较早,“一直持续到今天”。他将这些动物视为海洋水族和两栖类之间进化过渡的活生生的证据。达尔文小心翼翼地指出,这句话“充满幻想”,但它也富有诗意,令人难忘。它在学术写作和大众媒体上迅速成倍增长。最终,它象征着很久以前出现的、千古以来没有改变过的生物,保留了与其他生物不同的原始外观。“活化石”不再是一个通行短语;它已经成为一个强有力的概念,塑造了科学家对现代物种的态度。根据推理,如果某些生物在进化时期被冻结,那么它们可能是我们通往古代生命的窗口。

有一种习惯说,‘哦,这块化石看起来像鳄鱼,我们把它放在抽屉里吧。’

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从十大怪异生物名单到最近的科学研究,活化石的概念一直存在。唯一的问题是:没有活化石这样的东西。诚然,早期动物世系的活着的后代可以向我们介绍他们的祖先,但今天活着的任何物种都已停止进化的说法完全是错误的。在过去的10年里,科学家们已经将许多物种从这种进化的束缚中解放出来,包括腔棘鱼、马蹄蟹、苏铁、蜥蜴状的鳄鱼和蝌蚪虾。其中,也许没有一种“活化石”像鳄鱼那样被戏剧性地救赎了。

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E类阿利古生物学家注意到某些古代鳄鱼和现代鳄鱼之间有着巨大的相似性。然而,到了19世纪早期,研究人员还发现了鳄鱼化石,这些鳄鱼化石在微妙但重要的方面与现存鳄鱼明显不同。一些科学家淡化了这些区别,因为它们与当时流行的观点相矛盾:物种不会随时间而改变。这些科学家中的许多人都是基督徒,他们接受了圣经所说的一切生命都是从神的创造中产生的——所有生物都是神创造的,并且一直都是神造的。1836年,神学家和先驱古生物学家威廉·巴克兰写道:“鳄鱼科的爬行动物化石与现存属的差异并不足以让人描述任何奇特和不连续的发明。”布洛丘解释说,巴克兰基本上是在说鳄鱼“没有改变,研究它们也没有意义”。

在19世纪末,这些态度与日益流行的活化石概念融合在一起,这个短语似乎完美地描述了鳄鱼。早在20世纪中期,古生物学家就认为,祖先的鳄鱼和现代的鳄鱼都具有相同的生物模板:它们都是鳞片状、部分水生的埋伏捕食者,平均长10英尺,有扁平宽阔的鼻子和圆锥形的无齿牙齿。鳄鱼化石并没有被忽视,但它们也没有被仔细检查过。石溪大学鳄鱼化石及其祖先专家阿兰·特纳(Alan Turner)解释说:“人们习惯说,‘哦,这块化石看起来像鳄鱼,我们就把它放在抽屉里吧。’”。

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鳄鱼的生存理论高估了它们的进化年龄约10倍。

20世纪80年代,情况开始发生变化。新的化石发现、更为复杂的化石分类方法以及对活物种的尖端分子分析重新唤起了人们对鳄鱼进化史的兴趣,颠覆了长期以来的观念。Brochu开始仔细检查来自世界各地的鳄鱼化石,对它们在巨大基质中最微小的特征进行分类和比较,以确定进化关系。他看得越仔细,越明显的是,早期的古生物学家误解了鳄鱼的进化轨迹。他发现,许多化石被标记为鳄鱼形,因为它们看起来与现代鳄鱼有着模糊的相似性,实际上它们是更为远亲的爬行动物。真正的鳄形目动物家族在外表和生活方式上都比人们所承认的要多样化得多:“我开始意识到存在着许多未被重视的多样性,”他说。

恐龙世界的拉布拉多:艺术家对狮鼻鳄它是一种小型穴居食草动物,也是鳄鱼的表亲。维基百科

Terrestrisuchus类是早期鳄鱼亲属的灰狗:一种柔软的蜥蜴状生物,以昆虫和较小的爬行动物为食。普里斯蒂坎普苏是一群敏捷的陆地食肉动物,有锯齿状的牙齿和蹄状的脚趾。 狮鼻鳄(如上图所示)是一种口齿不清、短尾、拉布拉多体型的食草动物,很可能会钻入地下。的成员子宫舌骨它们看起来像海豚和鳄鱼的混血儿:有着流线型、光滑的身体、桨状的四肢和巨大的鳍状尾巴,一生都生活在海上,它们的力量足以从水中跃起,将翼龙从天空中抓走。无芒口蘑它是一只32英尺长的野兽,长着一张巨大的扁平鸭嘴,嘴下面有一个膨胀的食道,就像鹈鹕一样。穆拉苏丘斯是一群类似鸭子脸的鳄鱼,布罗丘将其描述为“有眼球和微小牙齿的冲浪板”普鲁斯鳄它可以长到43英尺长,鼻孔很大,你可以把头伸进一个骷髅化石上,就像布罗丘做的那样。他说这让人谦卑。相比之下,鱼食欧洲共同体长着一个奇怪的又长又瘦的鼻子:“如果你想让苏斯博士和博世英雄合作制作一种前额长出乐器的动物,它看起来就像欧洲共同体,”Brochu说。

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布罗丘和其他古生物学家通过仔细研究尚未研究和最近发现的化石,证明了古代鳄形纲动物不仅仅是现代“鳄鱼”概念的微小变化,鳄鱼标志可能是最能体现这一概念的。鳄鱼曾经和恐龙一样多种多样。事实上,鳄鱼的祖先是地球上种类最多、最具统治力的动物,直到大约2亿年前的一场神秘的灾难夺去了许多鳄鱼的生命,恐龙才得以崛起。幸存下来的鳄鱼继续繁衍生息,种类繁多,在6600万年前小行星撞击导致除鸟类以外的所有恐龙灭绝后再次反弹。

大约在布罗丘和其他古生物学家对鳄鱼祖先的多样性进行新的认识的同时,另一条证据正在改变科学家对当代鳄鱼——鳄鱼、凯门鳄、短吻鳄和长尾鳄——首次进化的确切时间的看法。像所有活化石一样,鳄鱼被认为是在遥远的过去出现的,然后基本上保持不变。标准理论认为,我们今天所知的鳄鱼物种起源于白垩纪(1.45亿至6600万年前)的非洲,当时七大洲距离更近。随着大陆的漂移,鳄鱼也跟着漂流,解释了它们是如何在环绕地球的热带地带结束的。如果这是真的,那么现代鳄鱼物种在基因和分子水平上应该非常不同,因为有足够的时间积累大量突变。然而,到了20世纪90年代,分子分析表明,在鳄鱼物种中保存的免疫系统分子在结构和行为上都非常相似。

这些温顺的鳄鱼会是一个完全不同的物种吗?

华盛顿大学一位名叫杰米·奥克斯(Jamie Oaks)的博士后研究员被这个谜题所吸引,开始收集所有23种鳄鱼的DNA样本,比较最有可能出现突变的基因组片段。尽管化石记录证实了古代鳄鱼的多样性比以前认识到的要多,但它也表明,总体而言,鳄鱼与哺乳动物和其他脊椎动物相比,进化速度并不特别快。即使考虑到这种慢于平均水平的进化,奥克斯发现现代鳄鱼基因组之间的差异也没有人们想象的那么多,如果这些物种早在白垩纪就开始分化的话。他得出结论认为,现代鳄鱼物种在800万至1300万年前从最后一个共同祖先分裂而来,不久前,远古人类与黑猩猩的最后一个共有祖先也分裂了。鳄鱼活化石理论高估了它们的进化年龄约10倍。

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奥克斯还注意到他从尼罗河鳄鱼身上采集的DNA样本有些奇怪(尼罗鳄)他们没有配对。事实上,它们之间的差异很大,足以表明他观察的是两个不同的物种。如果是这样的话,那么现代鳄鱼不仅太年轻了,不可能成为活化石,而且在与基本祖先分化后,它们还继续形成物种,而活化石不应该这样做。就其本身而言,奥克斯的研究很有趣,但这还不足以说服更大的科学界将尼罗河鳄鱼分为两种。

然而,在他不知情的情况下,另一组科学家正准备证实他的结果。21世纪初,野生动物保护者迈克尔·克莱门斯(Michael Klemens)在前往乍得的一次远足中,在沙漠绿洲遇到了一些奇怪的小鳄鱼。他们很温顺,他和他的同伴可以在他们身边畅游而不必担心。他从一个最近死亡的鳄鱼组织中提取了一个组织样本,并将其送往纽约市的美国自然历史博物馆,福特汉姆大学研究鳄鱼多样性的助理教授Evon Hekkala在那里对其基因组进行了测序。当她将温顺鳄鱼的DNA与其他尼罗河鳄鱼进行比较时,她注意到了一些相当显著的差异。她在毛里塔尼亚发现了类似的驯服鳄鱼的报道,她记得曾读过希腊历史学家希罗多德(Herodotus)关于古埃及人在寺庙仪式中使用温顺鳄鱼的描述。这些温顺的鳄鱼会是一个完全不同的物种吗?

一个曾经杂乱无章的爬行动物部落——游泳者、短跑者、爬树者、蜥蜴、猫科动物和狮子鼻爬行动物——已经缩小为少数幸存者。

对123只非洲鳄鱼的DNA分析以及57个博物馆标本的单独样本,包括古埃及的鳄鱼木乃伊,证实了她的怀疑。在它们各自基因组的几个部分中,所有温驯鳄鱼都有一个DNA序列,而所有典型的尼罗河鳄鱼都会有另一个。他们甚至有不同数量的染色体。Hekkala说:“这让我们非常有信心,实际上有两个不同的种群,它们没有混合DNA。”。这两种不同的物种在300万年前和600万年前就已经分化了:尼罗鳄在东部和较小、较不具侵略性的地区似鳄在西方。绝大多数木乃伊鳄鱼C.蔗糖这表明古埃及人已经认识到了这种差异。

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赫卡拉、橡树和其他科学家一起帮助重新绘制鳄鱼在空间和时间上的进化地图,并最终将其从活化石类别中删除。正如化石记录已经显示的那样,鳄鱼在大约1500万年前的一次特别严重的大规模灭绝中幸存下来,当时正处于冰盖急剧冷却和膨胀的时期。至此,一个曾经杂乱无章的爬行动物部落——游泳者、短跑者、树上爬行动物、蜥蜴、猫形爬行动物和哈巴狗鼻爬行动物——已经减少到少数幸存者。这些幸运的少数人在世界各地的热带地区定居,很可能是通过史诗般的远洋旅行(就像鸟类靠热浪滑行以节省能量一样,现代咸水鳄鱼在水流中冲浪,以最小的努力旅行数百英里)。新的DNA证据表明,在过去的1300万年里,最后剩下的鳄鱼的环球后代进化成了我们今天认识的24个现代物种。

E类确切地说,为什么这些鳄鱼持续生存,而其他鳄鱼则死亡,目前尚不清楚。这可能归结为这样一个事实:在这个星球上生存的最佳方式是潜伏在水中,直到猎物离我们太近,而这个生态位只能容纳这么多猎物。一个强大、重甲的身体也不会受伤。无论其韧性的原因是什么,很明显,现代鳄鱼比最初猜测的要年轻得多,它们一直在适应,它们只是进化故事中的一组角色,与其他物种一样具有戏剧性。那么,把鳄鱼称为“活化石”,就是暴露出一种严重的缺乏视角。

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特纳说:“我认为‘活化石’这个词应该被弃用。”。“这几乎没有什么好处,因为它几乎总是基于过于简单化。‘活化石’通常是根据整体形态相似性的概念来判断的。鳄鱼就是这样。如果你眯着眼,这些不同的血统看起来都差不多,但细节都不同。它忽略了进化如何作用于多种生物水平。我不会错过的。”

橡树回应道:“总的来说,我认为这个词伤害的远大于帮助人们理解进化。仅仅因为一个物种看起来与数百万年前的化石相似,当然并不意味着它没有进化。“活化石”一词经常用于简单解释多样性低的情况;仅仅因为只有一个或几个物种代表一个分类群,并不意味着它们在进化上是静态的。”

当我们看到鳄鱼时,我们看到的原始龙是一种幻觉。

我们倾向于忽视某些生物进化故事的内在动力,假装它们在进化过程中不知何故陷入了一种墨守成规的状态,这削弱了我们通常自我服务的进化观。我们喜欢将化石记录视为进步、稳步进步的证据,人类是进化工程的顶峰。很久以前就开始进化的生物在某种程度上没有那么“先进”。任何今天活着的动物,如果看起来像那些原始野兽,一定比我们差;要使它们在这里和现在的存在与它们的外表相协调,唯一的方法就是表现得好像它们经历了一个巨大的进化停顿。相反,我们认为自己进化得如此之快,以至于我们已经超越了自然选择的通常压力。虽然野生动物中只有适者生存,但我们可以保证绝大多数动物的健康和安全;由于我们高度进化的大脑,我们的科学、技术和医学使我们从大自然中解脱出来。甚至连大卫·艾登堡(David Attenborough)等受人尊敬的科学传播者也坚持了这一信念。

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然而,认为我们之所以停止进化是因为我们如此先进的想法,与认为腔棘鱼或鳄鱼之所以停止进化,是因为它们看起来如此原始的想法一样,都是错误的。在过去的10000年里,人类进化出了蓝眼睛、乳糖耐受性和抗疟疾性,这里列举了一些最近的适应。并非所有的进化都会导致明显的差异;有时它隐藏在生物的基因组中,等待有合适工具的人来阅读。无论是人类还是鳄鱼,无论它是否明显,所有生物都在不断进化。进化的速度因物种和环境而异,科学家仍在试图以复杂的方式进行理解,但它从未停滞不前。当我们看到鳄鱼时,我们看到的原始龙是一种幻觉。相反,我们应该认识到进化史上最伟大的幸存者之一,一个和我们一样现代的地球同胞。没有活化石。化石无法改变;生活必须如此。

费里斯·贾布尔(Ferris Jabr)是一位驻纽约的作家。他写信给《纽约时报》,《纽约客》,科学美国人,有线,新科学家,大众机械师,NOVA下一步、和锥子.

测验图片来源:Shutterstock,Sea Lamprey除外:Jeramiah Smith/Smith Lab和Elephant Shark:维基百科

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