生活在美国大城市里的微小啮齿动物是进化实时上演的独特范例。
就像地质时间本身一样，进化过程本身通常是一个非常缓慢的过程，微小的变化会代代相传。所有这些微小的变化最终会在数千年或数百万年后导致新的适应性，甚至可能产生新物种。然而，面对周围世界从气候变化到人类侵占等剧烈变化，物种有时必须迅速适应或灭亡。
其中一个快速进化的例子就隐藏在芝加哥菲尔德博物馆的抽屉里。在比较过去125年来在芝加哥地区采集的花栗鼠和鼩鼱的头骨时，一个团队发现了证据，表明这些啮齿动物一直在适应日益城市化的生活。相关发现已详细刊登在6月26日发表于《综合与比较生物学》杂志上的一项研究中。
“博物馆的收藏品让你能够穿越时空，”菲尔德博物馆的哺乳动物学家、本研究的合著者之一斯蒂芬妮·史密斯（Stephanie Smith）在一份声明中说。“自然历史收藏品让你能够以一个更具进化意义的时间尺度来观察事物，而不是局限于研究一个项目或一个人一生中采集的标本。”
该博物馆的哺乳动物收藏品包含来自世界各地的245,000多件标本。由于其地理位置在“风之城”，它们对芝加哥地区的动物有着特别好的代表，包括浣熊、臭鼬、一只百万分之一的蓝眼蝉、负鼠、知更鸟等等。这些收藏品也代表了过去一个世纪中不同的时间节点。
“我们这里有100多年前的物品，它们和今年才采集到的物品一样完好，”史密斯说。“我们认为这是一个很好的资源可以加以利用。”
在这项新研究中，研究团队选择了两种在芝加哥常见的啮齿动物：东部花栗鼠（*Tamias striatus*）和东部草原鼩鼱（*Microtus pennsylvanicus*）。
“我们选择这两种是因为它们的生物学特性不同，我们认为它们可能对城市化的压力反应不同，”研究合著者、菲尔德博物馆助理哺乳动物馆长安德森·费若萨（Anderson Feijósa）补充道。
花栗鼠属于松鼠科。这些小型啮齿动物大部分时间在地面上活动，以种子、坚果、水果、昆虫，甚至青蛙为食。而鼩鼱与仓鼠的关系更近。它们更喜欢在地下洞穴里活动，主要以植物为食。
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菲尔德博物馆的“科学女性实习生”兼本研究合著者艾莉莎·斯特林格（Alyssa Stringer）和卢娜·比安（Luna Bian）测量了132只花栗鼠和193只鼩鼱的头骨。头骨包含有关动物感觉系统和饮食的重要信息，并且往往与它们的整体体型相关。
“从头骨中，我们可以了解到动物在许多不同的、与进化相关的方面是如何变化的——它们是如何应对环境的，以及它们是如何获取信息的，”史密斯说。
斯特林格和比安测量了头骨的不同部分，记录了整体颅骨长度、牙齿排列的长度以及其他特征。她们还创建了82只花栗鼠和54只鼩鼱头骨的三维扫描图。分析的这一部分被称为几何形态学，它将头骨扫描图进行数字堆叠，以便科学家们能够比较不同特定点之间的距离。
她们发现，在过去的100年里，这些啮齿动物的头骨发生了微小但显著的变化。花栗鼠的头骨随着时间的推移变得更大，而嘴部两侧的牙齿排列变小。鼩鼱头骨中支撑内耳的骨突随着时间的推移而变小。然而，头骨为何发生变化尚不清楚。
为了寻找这些头骨变化的原因，研究团队仔细研究了芝加哥地区关于温度和城市化水平的历史记录。
“我们非常努力地想出一种量化城市扩张的方法，”费若萨说。“我们利用了可以追溯到1940年的卫星图像，这些图像显示了建筑物覆盖的区域。1940年之前采集的标本来自两个不同的地方：85年前仍然是野生的地方（因此可以安全地假定这些地方在那之前也是野生的）以及像芝加哥市中心这样高度城市化的地区。”
气候变化并没有解释啮齿动物头骨的改变，但城市化程度解释了。头骨变化方式的差异可能与它们受日益城市化的栖息地影响的不同方式有关。
“在过去一个世纪里，芝加哥的花栗鼠体型变大了，但牙齿变小了，”费若萨说。“我们认为这可能与它们吃的食物有关。它们可能在吃更多与人类有关的食物，这使它们体型变大，但不一定更健康。与此同时，它们的牙齿变小了——我们认为是因为它们吃的硬食，比如它们通常吃的坚果和种子，变少了。”
相比之下，鼩鼱的听泡——与听力相关的骨骼结构——更小。
“我们认为这可能与城市嘈杂有关——这些骨骼变小可能有助于抑制过度的环境噪音，”史密斯说。
虽然很明显，这些啮齿动物会随着时间推移进化出微小的变化，以便更容易地与人类共存，但研究团队表示，最重要的教训并非动物能够适应人类施加的任何事物。相反，那些听觉骨骼变小的鼩鼱和牙齿变小的花栗鼠证明了人类对我们环境的影响有多么深远，以及我们可能让我们的同类动物的生活变得多么艰难。
“这些发现清楚地表明，干扰环境对野生动物有可检测的影响，”费若萨说。
“变化可能就在你眼皮底下发生，如果你不利用博物馆收藏品等资源，你就不会注意到它，”史密斯总结道。
