DNA 最终可能会为那些让达尔文伤脑筋的奇怪生物找到归宿

这是一种驼、犀牛和象的、不合常理的混合体。

有些动物就是不可思议地奇特(例如:鸭嘴兽)。但巨驼马属(Macrauchenia)的成员,由于早已灭绝,比我们最令人费解的现代生物还要神秘一些。

1834年,查尔斯·达尔文首次挖掘出这些动物的残骸时,他和古生物学家理查德·欧文感到非常困惑。这种动物的体型似乎相当像骆驼或美洲驼(事实上,该属的名称意为“长美洲驼”),但它有三趾蹄,长得像犀牛。最令人费解的是它的鼻子:与大多数哺乳动物不同,它头骨上的鼻孔位于头顶,在眼窝之间。科学家现在认为这是某种象鼻的迹象,但曾有人提出它们实际上是用鼻子作为某种潜水管。

这个南美属似乎在大约10,000年前就已灭绝,没有现存的后代,自发现以来基本上就孤立无援。2015年,一项对古代骨骼中蛋白质的研究表明,它与奇蹄目(perissodactyla)关系密切,这是一个“奇数趾有蹄类动物”的目,包括貘、犀牛、马及其同类。根据该分析,巨驼马大约在6000万年前从任何现存有蹄类动物的谱系中分化出来。虽然蛋白质的研究使科学家能够推断出这些动物的DNA可能是什么样的——毕竟,蛋白质是在DNA携带的基因指令下产生的——但古生物学家一直无法直接获得DNA。直到现在。

在周二发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的一项研究中,一个国际研究团队宣布成功追溯了这种奇特有蹄类动物的基因历史。这需要一些创造性的思维。古代DNA很难研究,因为DNA会快速降解(尤其是在南美洲这样的温暖潮湿的环境中),所以科学家必须利用仍然存在的线索来拼凑化石的基因密码。即使是线粒体DNA,它直接由母亲传给孩子,存储在细胞的“动力源”中,并且通常比保存在细胞核中的DNA更具弹性,也会随着时间的推移而迅速降解。

“我们有一个难题要解决:巨驼马没有真正近亲的现存亲戚,”波茨坦大学的首席作者米克·韦斯特伯里(Mick Westbury)在一份声明中说。“因为古代DNA降解严重且充满了不需要的环境DNA,所以我们依赖于使用近亲基因组作为一种支架来重建化石序列。在这项研究中,我们设计了一种新的迭代比对方法,该方法依赖于非常严格的参数,并利用多种现存物种的线粒体基因组作为多个参考点,以更可靠地预测化石最可能的基因序列。”

换句话说,他们通过反复与一系列已知基因组进行比较来分析基因组,将他们*确实*拥有的DNA片段引导至它们最可能完整的形式。他们从研究的一块化石中成功恢复了80%的线粒体DNA,这使得他们能够自信地绘制出它与现存动物的关系图。果然,他们也得出结论,巨驼马与奇蹄目关系最密切,尽管它实际上并不属于该类群中任何现存生物的谱系。他们估计这些灭绝的奇特生物与现代奇特生物分化的时间——大约6600万年前——与蛋白质研究的结果相符。这两项研究中使用的技术都相当新颖,因此它们得出了相同的结论,这极大地支持了它们的研究结果。

研究作者指出,他们的估计将巨驼马的分化时间恰好放在了导致大多数恐龙灭绝的大规模灭绝事件的中间——这个时期哺乳动物突然能够蓬勃发展并进化以填补新出现的生态位——但他们不一定认为这些有象鼻的动物要感谢恐龙的死亡才得以存在。

“虽然与非鸟恐龙灭绝的巧合并没有被我们忽视,但分子钟测年更像日晷而不是电子手表——它不够精确,”美国自然历史博物馆的哺乳动物学家兼策展人、该研究的作者罗斯·麦克菲(Ross MacPhee)在一份声明中说。“虽然化石确实支持现代有胎盘哺乳动物的各个目在这个时期开始真正多样化的观点,但分子证据表明,它们的广泛关系可以追溯到晚白垩世,在大的生物灭绝事件之前。构成泛奇蹄目(Panperissodactyla)的深层谱系无疑与这一观点一致,但我们需要找到化石来证明这一点。”

但该团队还有更奇怪的野兽在他们的待办事项清单上(至少在达尔文看来是这样)。他们希望利用相同的技术来确认巨齿兽(Toxodon)的历史,这是另一个南美属,达尔文称其为“有史以来最奇怪的动物”。科学家认为它看起来像一只毛茸茸的河马,头部像犀牛。

 

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Rachel Feltman

特约编辑

Rachel Feltman 是《流行科学》的特约编辑。她主持并监督热门播客“我这周学到的最奇怪的事情”,并帮助充实杂志的数字版内容。她住在泽西城,与她同样高挑的丈夫和同样年长的猫一起生活。


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