加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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古脊椎所等揭開北美頜鏟象的演化疑團(tuán)

2019-06-18 古脊椎動(dòng)物與古人類研究所
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  1935年,北美長鼻類研究的先驅(qū)者之一巴爾博(E. H. Barbour)與化石收藏家施特恩貝格G. F. Sternberg合作發(fā)表了一種奇怪的長鼻類化石——索普氏頜鏟象(Gnathabelodon thorpei以下簡稱頜鏟象),立即引起了研究者的轟動(dòng)。當(dāng)時(shí)國際古生物學(xué)界的權(quán)威奧斯本(H. F. Osborn),在其生命的最后一年,不惜重墨,在其即將付梓的著作《長鼻類:世界乳齒象及真象其發(fā)現(xiàn)、演化、遷移、滅絕之專著》文末增辟補(bǔ)記,記載這一重要發(fā)現(xiàn)。奧斯本在文中寫道:“舉世無雙的頜鏟象是研究乳齒象類適應(yīng)演化的悠長歷史中最令人震驚的發(fā)現(xiàn),沒有人能夠想象,頜鏟象這種既長且寬,完全沒有牙齒,形似竹片的下頜,會(huì)是從始祖象的那種下頜演化而成的……”。巴爾博、施特恩貝格、奧斯本等人把頜鏟象描述為一種“泥地攫取者”,認(rèn)為它用那無牙的光禿禿的下頜從泥地中挖取食物。頜鏟象這種奇異的生活方式引起了研究者和公眾的極大興趣,但關(guān)于頜鏟象是從何種長鼻類演化而來這一基本問題,研究者一直眾說紛紜,莫衷一是。巴爾博和施特恩貝格傾向鏟齒象起源假說,而二十世紀(jì)下半葉的古哺乳動(dòng)物權(quán)威托賓(H. Tobien)傾向嵌齒象起源假說,但他們均未能給出實(shí)證。到了頜鏟象發(fā)現(xiàn)半個(gè)多世紀(jì)后的1998年,蘭伯特(W. D. Lambert)和肖沙尼J. Shoshani)在《北美第三紀(jì)哺乳動(dòng)物演化》叢書中仍然寫道:“頜鏟象或許是樣子最奇特的乳齒象類,那奇怪的沒有牙齒的下頜使人賦予它‘湯匙嘴’的綽號(hào)……”,而關(guān)于它的起源和演化卻仍無定論。直到2019年,頜鏟象的巨大下頜仍然安靜地在美國堪薩斯施特恩貝格博物館(以化石收藏家,頜鏟象的發(fā)現(xiàn)者和共同發(fā)表者施特恩貝格命名)的庫房之中,80多年以來,人能知悉它的廬山真面目。

  612日,北古生物學(xué)會(huì)《古脊椎動(dòng)物學(xué)雜志》(Journal of Vertebrate Paleontology)在線發(fā)表了中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所博士研究生李春曉、研究員王世騏、倪喜軍與巴西里約熱內(nèi)盧州立大學(xué)博士Dimila Mothé最新合作研究成果最終揭開了頜鏟象的起源與身世之謎。該研究證明,頜鏟象是乳齒象類中一個(gè)鮮為人知的分支——豕脊齒象科(Choerolophodontidae的成員,它是豕脊齒象科在中中新世東亞地區(qū)的一個(gè)分支。大約1600萬年之前,這一支豕脊齒象北上東進(jìn),跨越白令海峽,到達(dá)廣袤的北美洲中部大平原,成功繁衍到晚中新世。

  豕脊齒象是丘型齒三棱齒象,屬于齒象類的一個(gè)早期分支,是鏟齒象、劍齒象和真象組成的支系的姐妹群。目前已知的9個(gè)化石種廣泛分布于非洲的東部和北部,亞洲的西南部、中部和東部以及歐洲的東南部,時(shí)代跨越了整個(gè)中新世。豕脊齒象類最具代表性的特征就是下頜聯(lián)合部向前伸長且呈槽狀,前端逐漸變得寬平,缺失下門齒,這與其他長鼻類截然不同。而頜鏟象顯然符合這些特征。

  豕脊齒象材料的研究最早、最集中于地中海區(qū)域,在非洲和中亞地區(qū)也有不少報(bào)道,唯獨(dú)東亞地區(qū)的標(biāo)本非常有限,僅2011年王世騏和鄧濤報(bào)道了出土于臨夏盆地的頭骨。李春曉等通過研究,從大量鏟齒象類和嵌齒象類的頰齒中辨認(rèn)出了豕脊齒象類的新材料。通過研究發(fā)現(xiàn),相比鏟齒象類和嵌齒象類,豕脊齒象類的臼齒齒冠低,齒脊膨脹圓潤,脊間距離窄;中附錐以及主齒柱的前后中心小尖圓而獨(dú)立,很少分裂;副齒柱的中心小尖發(fā)育很弱或缺失;這些特征與頜鏟象臼齒特征非常相似。但之前的研究未能識(shí)別出這些早期豕脊齒象頰齒的特征,因而早期豕脊齒象的材料往往與鏟齒象類和嵌齒象類混為一談。再加之東亞地區(qū)的豕脊齒象很晚才被報(bào)道,使得研究者沒有意識(shí)到頜鏟象與豕脊齒象密切的親緣關(guān)系。

  該項(xiàng)研究工作通過對(duì)比中國與美洲的化石材料,結(jié)合古地理的研究,第一次證明了晚中新世時(shí)期豕脊齒象類群(頜鏟象)在北美洲出現(xiàn),豕脊齒象類通過白令陸橋從歐亞大陸擴(kuò)散到北美洲,揭開了頜鏟象起源的神秘面紗。該項(xiàng)研究工作補(bǔ)充了豕脊齒象類更多的特征信息,增加了對(duì)其演化歷史和多樣性的認(rèn)識(shí);對(duì)物種的劃分,探索豕脊齒象屬種內(nèi)部的各種演化關(guān)系和在中國乃至全球的適應(yīng)輻射有非常重要的意義,也為今后研究豕脊齒象類的食性、生活習(xí)性和恢復(fù)當(dāng)時(shí)的古環(huán)境奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

  該項(xiàng)研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)和國家自然科學(xué)基金等的資助。

  論文鏈接

1 頜鏟象標(biāo)本圖,主要根據(jù)Barbour and Sternberg1935)(李春曉 供圖)

 

  2 豕脊齒象科和其它象類的形態(tài)學(xué)對(duì)比(A&B, 瑪姆象類;CE, 豕脊齒象類;F&G, 鏟齒象類;H&I, 嵌齒象類)(李春曉 供圖)

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