

如果你回到1.2亿多年前的早白垩世或侏罗纪,你可能会看到拥有条纹尾巴和红褐色头冠的恐龙,拥有原始鸟类的虹彩羽毛,以及被巨型蕨类植物主导的森林。而你不太可能注意到的是你的近亲。早期哺乳动物体型小巧,严格实行夜行性,而且总体来说不那么引人注目——近乎朴实无华,正如3月13日发表在《科学》杂志上的一项研究所支持的那样。
这项新研究是首次对早期哺乳动物的完整色彩进行回顾。通过使用先进的化石成像方法和对现存哺乳动物中色素产生细胞的深入研究,该团队揭示了我们失落的近亲的皮毛可能是什么样子。在代表五个不同近哺乳动物(哺乳形类)或哺乳动物群体的六个不同标本中,研究人员发现了惊人的一致性。所有接受检查的早期哺乳动物化石都表明,这些已灭绝的动物拥有不带花纹的深棕色皮毛。
尽管这可能不是最令人兴奋的消息,但这项发现值得注意,因为它展示了科学界以前只能猜测的事物。这些新发现对我们理解哺乳动物的进化具有重要意义,并预示着未来我们可以用彩色重现遥远过去的每一个时代。
“我小时候,所有关于化石的书都说我们永远不会知道已灭绝物种的颜色,”爱丁堡大学古生物学家兼进化生物学家史蒂夫·布鲁赛特(Steve Brusatte)告诉《大众科学》,他并未参与这项研究。“所以我总是对这些似乎完成了不可能任务的研究感到震惊。这是了不起的工作,”他补充道。
最早的哺乳动物般的动物与恐龙同时出现,生活在中生代,也恰当地被称为“爬行动物时代”。根据化石骨骼和骨骼印痕,古生物学家长期以来一直推测,这些早期的哺乳动物前身(以及后来的真正哺乳动物)体型相当小。大多数不超过啮齿动物大小,并且它们主要在夜间活动以避开捕食。几十年来,眼眶大小的测量一直是它们夜行性生活方式的少数确凿证据之一。现在,对一些早期哺乳动物真实色彩的这一瞥为此提供了新的证据。
虽然我们哺乳动物可能不像我们的鸟类表亲那样色彩斑斓,但现代物种仍然展示着从紫色到橙色的各种颜色,以及各种图案。皮毛颜色不仅仅是美学。它是一种多功能的适应性,可以服务于多种功能,如温度调节、伪装、吸引配偶、交流和防御。比利时根特大学进化生物学家、该研究的共同资深作者马修·肖基(Matthew Shawkey)表示,了解早期哺乳动物的外观有助于我们了解它们的生活方式以及现代多样性何时演化而来。

肖基告诉《大众科学》:“这些发现‘证实了我们[认为]早期哺乳动物的情况——它们生活在恐龙的阴影下。它们的大小和多样性不仅受到恐龙存在的限制,它们的着色也是如此。’‘它们基本上是小型恐龙食物。’”
为了得出这一结论,肖基及其同事建立了一个现存哺乳动物的数据库。他们使用分光光度法量化了116种现代物种的颜色,并使用电子显微镜仔细检查了每种动物的黑素体(黑色素细胞内产生和储存黑色素的囊泡)。该团队发现了毛发颜色与黑素体形状和大小之间的相关性,并利用这些趋势建立了一个预测模型。
然后,科学家们对从中国东北地区出土的六个保存极其完好、距今约1.65亿至1.2亿年的化石进行了相同的极端近距离观察。选择这些化石是因为它们足够详细,能够包含毛发和单根毛发的精细印痕,并且代表了广泛的早期哺乳动物和哺乳形类。这些化石包括两种类似飞鼠的滑翔动物,一种类似鼹鼠的穴居动物,一种攀爬树木的动物,以及两种不同的陆地生物。其中一种已灭绝的类群,一种拥有可抓握的爪子和宽阔的毛茸茸的膜、可以在树枝间滑翔的微小树栖动物Arboroharamiya fuscus,在这项新研究中首次被描述和命名。
他们发现,化石黑素体彼此非常相似:呈椭圆形,中等大小,通常缺乏某些现存哺乳动物所具有的极端特征。总的来说,这些已灭绝物种的遗传多样性远低于现代物种。根据他们的哺乳动物模型,科学家们预测这些黑素体测量值对应于一种鼠灰色-棕色调。标本之间以及同一标本内部存在一些小的变化——“毕竟这是生物学,”肖基说——但不足以称之为不同的颜色。很可能,它们普遍的暗淡、深色着色有助于这些早期哺乳动物在夜间更好地进行伪装并保持温暖。“我们来自如此卑微的开端,”他说。
研究犹他大学研究哺乳动物进化的古生物学家卢克·韦弗(Luke Weaver)并未参与这项研究,他对这项新研究感到兴奋。“这让我们得以一窥哺乳动物生态学中原本隐藏起来的方面,”他说。
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然而,韦弗指出这项研究存在局限性。他表示,六个化石的样本量很小,仅涵盖了特定时期、地区和早期哺乳动物的一个子集——尽管他也补充说,这对于古生物学来说并不罕见。他还谨慎地指出,由于这些化石主要代表白垩纪早期,因此该数据集并不一定允许对白垩纪晚期的哺乳动物进行广泛推断。
该研究的作者认为,早期哺乳动物在恐龙灭绝之前一直被限制在狭窄的生态和进化轨道上。但韦弗指出,最近的研究发现了更早的物种分化事件的证据,早在恐龙灭绝前3000万年。一些早期哺乳动物表现出先进的社会行为,正如他自己的研究中所记录的那样,一些甚至是恐龙的捕食者——不仅仅是猎物。
韦弗说:“人们常常倾向于认为中生代的哺乳动物是一些卑微的小生物,只是到处躲藏。”虽然这可能适用于许多,尤其是最早的群体,“但我会犹豫是否对所有早期哺乳动物都得出这样的结论,”他补充道。“我认为,尤其是在晚白垩世,有很多有趣的事情正在发生。”
需要进一步的研究,检查更广泛的样本,以评估棕色、单调乏味的哺乳动物趋势的范围有多广,以及哺乳动物何时开始长出条纹、斑点、色块和更鲜艳的颜色。肖基实验室的一名研究生已经开始了一个项目,试图揭示这一点,以建立一个详细的毛皮进化时间表。
除了阐明我们自己漫长的进化历程,韦弗和其他人希望这项以及类似的工作能强调博物馆和保存化石遗骸的价值。他说,当这些化石最初被收集时,“我们还没有技术来探究这类问题。”“你永远不知道旧化石能带来什么样的新见解。”