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今天走在地球上的最大哺乳动物,是从6500万年前恐龙灭绝后繁盛起来的小动物演化而来的.那么,哺乳动物演化的速度是否有上限?
澳大利亚莫纳什大学演化生物学家埃文斯和同事研究了过去7000万年间,多个大陆上28个目哺乳动物的最大体重是如何演化的.通过对比不同时间点上各哺乳动物群体中体型最大者,并借助现代哺乳动物来估计每个群体中一代大概对应多长时间,研究者分析了哺乳动物发展的速度.
老鼠变大10万倍需要20―200万代
通过化石和现存动物的资料,科学家研究小组发现,一种哺乳动物的体型增长100倍大致需要经历160万代,增长1000倍需要500万代,增长5000倍则大致需要经历1000万代.在陆生哺乳动物中,奇蹄目动物,如马和犀牛,显示出最快的体型增长速度.
在此之前人们曾根据小鼠身上的微演化估计,哺乳动物从老鼠般大小演化至大象般大小,体型增大10万倍大约要花20万至200万代.
埃文斯表示,这表明相对小的演化,大演化的速度是相当缓慢的.小级别的变化可以很快出现,但是较大规模的变化需要很长的时间.如果我们消灭所有比兔子体型大的动物,那么接下来要等上至少500万代才能出现大象一样大的动物,体型增大1000倍,换算成时间大约是2000万年.
海洋动物变大速度快
有趣的是,在此次被研究的所有哺乳动物中,灵长类体型在进化大的速度是最慢的.埃文斯说：“这是一个谜.”他说：“出现一种大型灵长类动物的困难度要远远大过出现一种大型的犀牛或大象.出现这种情况的原因可能有很多种,但是看起来灵长类变大的困难的确很大.”
而在所有哺乳动物中,鲸类――包括一般所说的鲸和我们熟知的海豚类动物,则具有最高的体型演化增加速率.它们仅需大约300万代就让体型大小增加了1000倍.
埃文斯表示,形成这样的演化速率差异大概是陆地和海洋演化限制所造成的.海水的浮力可以帮助它们支撑巨大的体重.这样就让海洋动物在增加体型方面面临的挑战要小于陆地上的动物.对于海洋哺乳动物来说,对于体型增加的限制条件要少得多.比如说,如果把一头鲸放在陆地上,它很快就会被自己的体重压死,体内的器官和骨骼都会被压碎.
体型变小比变大更容易
反过来设想一下,如大象体型大小的哺乳动物变为老鼠体型又要花多长时间呢?研究者认为,相比变大,体型变小的速度会快上30倍不止.变小比变大要快得多,这又是为何会呢?居住在孤岛上的生物,比如侏儒象、侏儒河马和霍比特人倒能够提供一些线索,因为当物种生活在岛上时,所能获得的食物极为有限的,小型化便成了岛屿生物的发展趋势.
埃文斯说,超大的陆生哺乳动物需要巨大的空间,才能找到足够的食物.而现在由于没有足够的土地,动物也就不能得到足够的食物,或生存得够久,那么自然也没法长到足够大了.