本文最初发表于 Hakai Magazine，这是一份关于海岸生态系统科学与社会的在线出版物。在此处阅读更多类似文章 hakaimagazine.com。
要了解已灭绝动物的行为几乎是不可能的；没有侏罗纪公园可以让我们观察它们捕猎、交配或躲避捕食者。但一项正在发展中的技术，通过重构和分析已灭绝动物的蛋白质，为研究人员提供了一种生理密码来解读已灭绝物种的行为。这种分子“招魂术”可以帮助他们理解在化石记录中无法保存的性状。
在这项技术的最新应用中，由 Sarah Dungan 领导的科学家（她在多伦多大学（U of T）安大略省学习期间完成了这项工作）已成功复原了鲸类最早祖先的一些视觉色素。这项工作让 Dungan 和她的同事们得以重新审视原鲸类动物在一次关键进化转折点之后的生活，大约在 5500 万至 3500 万年前，当时最终演变成鲸鱼和海豚的动物放弃了陆地生活，重返海洋。
Dungan 对鲸鱼进化的兴趣始于她八岁那年。小时候，她喜欢在水中玩耍并学习海洋生物学。她父亲无意中告诉她，现代鲸鱼的祖先曾生活在陆地上。一个动物可以从完全离开水而生活，变成无法离开水而生活的想法一直萦绕在她心中。了解到现代鲸鱼从陆地到海洋再回到海洋的进化过程，“彻底震撼了我，”她说。“这篇论文是一个在我很小时就开始的故事的结尾。”
在 2003 年，多伦多大学的研究人员开创了一种组装已灭绝动物古代视觉蛋白的技术。他们已将这项技术应用于整个动物界，从而更多地了解了已灭绝物种是如何看待世界的。但研究已灭绝的鲸类尤其有趣，因为陆地到海洋的转变改变了这些动物的视觉环境。
在这项研究中，研究人员比较了两种动物——陆地到海洋过渡时期的两种动物——的视网膜色素（负责暗光视觉的视觉色素）的视紫红质。他们关注的是 3500 万年前生活的第一种鲸类（它可能依靠强壮的尾部肌肉游泳）和 5500 万年前生活的第一种河马形动物（包括鲸类和河马的群体之一）。
科学家们尚未发现这两种已灭绝物种的化石。而且，他们甚至无法确切地说出它们是什么物种。但 Dungan 的技术即使在没有这些信息的情况下也能推断出古代蛋白质序列。这种方法沿着现代动物蛋白质中留下的进化线索，即使没有物种本身的骨骼，也能弄清楚古代形态会是什么样子。通过比较第一种河马形动物和第一种鲸类的假定蛋白质，科学家们可以推断出它们视觉上的细微差别。这些视觉上的差异可能反映了动物行为上的差异。
“从化石证据中你能学到的东西是有限的，”Dungan 说。“但眼睛是生物体与其环境之间的窗口。”
利用进化树和已知的现代鲸类视紫红质结构，Dungan 和她的团队构建了一个模型来预测古代动物的变体。他们通过基因改造培养的哺乳动物细胞在实验室中制造了视觉色素，并测试了它们最敏感的光线。科学家们发现，与古代河马形动物相比，已灭绝的鲸类可能对蓝光波长更敏感。蓝光比红光更容易穿透水中，因此现代深海居民，包括 鱼类 和 鲸类，都有对蓝光敏感的视觉。这一发现表明，已灭绝的鲸类在深海中很舒适。
科学家们还发现，古代鲸类的视紫红质版本能快速适应黑暗。现代鲸类的眼睛能快速适应弱光，帮助它们在呼吸时明亮的表面和进食时黑暗的深渊之间移动。Dungan 说，这一发现“才是真正确定的证据。”
根据他们的发现，科学家们认为早期鲸类可能潜入到海洋的“暮光区”，即 200 至 1000 米之间。在潜水时，视力至关重要。古代鲸类不像海豚那样能够回声定位，因此它们更依赖视觉。
北卡罗来纳大学威尔明顿分校的神经生态学家 Lorian Schweikert（未参与此研究）表示，这一发现令人惊讶。她认为第一批鲸类会待在海面附近。“从底部开始，现在我们在这里，”她开玩笑说，这是引用 Drake 的热门歌曲。
Schweikert 说，研究眼部生理学是推断动物生态学的可靠方法，因为视觉蛋白随时间变化不大。罕见的改变几乎总是与环境变化相关。
Schweikert 说，Dungan 和她的同事们工作的最重要结论是，它进一步阐明了鲸类极端潜水行为进化的顺序。视紫红质研究建立在早期的工作中，这些工作描绘了一幅类似的图景。在一项 之前的研究 中，研究人员重构了古代肌红蛋白，并表明早期鲸类在屏住呼吸时“超级充电”了肌肉的氧气供应——这进一步证明了它们是能力强的潜水者。另一项关于古代企鹅的 研究 表明，当这些鸟类过渡到海洋生活时，它们的血红蛋白进化出了更有效地管理氧气的机制。
Dungan 和她的同事们现在正在利用他们的“分子占卜板”来复原最早哺乳动物、蝙蝠和翼龙的视紫红质。这将帮助他们了解夜行性、穴居和飞行是如何进化的。
Schweikert 说，这种方法“真的很有趣”。“你在试图回顾过去，以了解这些动物是如何进化的。我喜欢我们可以通过研究视觉来解决这些问题。”
