啮齿动物的秘密武器?拇指大小的脚趾。

虽然人类是地球上最具统治力的 动物 物种,但实际上这是 啮齿动物 的世界,我们只是生活在其中。地球上约有 一半的哺乳动物物种 是啮齿动物,如老鼠、小鼠松鼠 和仓鼠,它们遍布除南极洲以外的每一个大陆。它们 繁殖速度快、身体灵活、食性多样等 使它们成为终极幸存者。它们的一些成功可能也归功于一个相当不起眼的身体部位——拇指甲。

一些啮齿动物,包括松鼠,它们的拇指上没有尖锐的爪子,而是光滑、扁平的指甲。这些指甲与它们其他手指上的弯曲爪子相辅相成,帮助松鼠用前爪处理食物。回顾啮齿动物的家族树表明,这些拇指甲可能有助于啮齿动物的进化成功,因为它们使进食更容易。这些发现详见于 9 月 4 日发表在《科学》杂志上的一项研究

“你知道啮齿动物有拇指甲吗?”

为了追溯过去,一个科学家团队深入研究了芝加哥菲尔德博物馆的哺乳动物收藏。啮齿动物约占所有已知哺乳动物物种的 40%,因此他们需要查阅大量的资料来解开它们的拇指甲之谜。

“当我与人们谈论这项研究时,我总是先问:‘你知道啮齿动物有拇指甲吗?’大多数人不知道。我也不知道,”该研究的合著者兼进化生物学家 Rafaela Missagia 在一份声明中说。“我研究啮齿动物多年,直到开始在菲尔德博物馆进行这个项目之前,我对其指甲一无所知。”

The thumbnail and hand of a kangaroo rat, an example of a rodent with thumbnails that uses its hands to manipulate its food.
一只袋鼠鼠的拇指和手,这是一个有拇指甲的啮齿动物的例子,它用手来处理食物。图片来源:Missagia 等人。

当西北大学神经科学家 Gordon Shepherd 得知一些啮齿动物有拇指甲,而另一些则有爪子时,他联系了菲尔德博物馆,希望在其庞大的哺乳动物收藏中寻找更广泛的规律。

“在我们进行研究之前,我们就知道有些有指甲,有些有爪子,有些根本没有拇指,” Shepherd 说,他也是这项新研究的作者。“有迹象表明,有拇指甲的啮齿动物也用它们的拇指来抓握食物。”

这是很多啮齿动物

在这项研究中,团队承担了检查保存的啮齿动物皮张的艰巨过程。

“有超过 530 个不同的啮齿动物属,包含超过 2,500 个物种。我们查阅了啮齿动物家族树中 433 个属,”菲尔德博物馆哺乳动物馆长兼研究合著者 Anderson Feijó 补充道

在 surveyed 的数百种动物中,86% 包含有拇指甲的物种。然后,他们将这一发现与关于不同物种啮齿动物进食习惯的照片、期刊文章和其他数据进行了交叉引用。

“利用这些信息,我们重建了啮齿动物的家族树,将其分为用手处理食物的啮齿动物和只用嘴巴处理食物的啮齿动物,”Shepherd 说。

Researchers (left to right) Gordon Shepherd, Anderson Feijó, Lauren Johnson, and Rafaela Missagia, working in the Field Museum’s mammal collections. Several drawers containing rodent specimens are open
研究人员(从左到右)Gordon Shepherd、Anderson Feijó、Lauren Johnson 和 Rafaela Missagia,在菲尔德博物馆的哺乳动物收藏馆工作。图片来源:菲尔德博物馆。

爱吃坚果

他们发现,像豚鼠这样的没有拇指(因此也没有拇指甲)的啮齿动物 通常不使用手来处理食物

分析还发现,现代啮齿动物 数千年前的共同祖先就拥有拇指甲。这一特征可能在大约 6000 万年前进化而来,在啮齿动物的家族树中可以追溯到很早的时期。这个早期祖先及其拇指甲可能是解释啮齿动物如何最终称霸世界关键。

“我们在化石记录中也发现了支持性证据,”Missagia 告诉《流行科学》。“一些已知最古老的啮齿动物,可追溯到大约 5000 万年前,它们的拇指骨短而宽——这种形状更符合支撑指甲而不是爪子,因为指甲通常更宽,而爪子通常狭窄而弯曲。”

该团队推测,啮齿动物最终形成的细长、扁平的拇指甲比长而尖的爪子 提供了更大的灵活性。本质上,拇指甲使啮齿动物更容易处理和吃坚果。

“坚果是能量非常丰富的食物来源,但打开和吃它们需要良好的手动灵活性,而许多其他动物不具备这种能力——也许啮齿动物的拇指甲使它们能够利用这种独特的资源,然后广泛地多样化,因为它们不必与其他动物竞争这种食物,”Feijó 说。

除了啮齿动物,灵长类动物是唯一 进化出拇指指甲而不是爪子 的动物。拥有指甲的啮齿动物也更有可能生活在树上,就像许多非人类灵长类动物一样。然而,根据 Missagia 的说法,一些数千年前已经灭绝的地球早期啮齿动物更有可能拥有爪子而不是拇指。

这项研究有助于解释啮齿动物如何进化成我们今天看到的数千种物种。它还强调了 保存博物馆藏品 的重要性,因为无数的生态宝藏常常 隐藏在那些古老的柜子里

“博物馆藏品是发现的无尽源泉,”Feijó 总结道。“对于本研究中使用的所有啮齿动物,我敢打赌,没有任何采集者会想到有一天会有人研究这些啮齿动物的拇指甲。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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