为什么鲸鱼的祖先回到了水中。

■关于鲸目动物起源的两种假说科学家认为，现代鲸目动物起源于食肉的四足哺乳动物，其祖先有点像大型的狼，曾经在当时的大陆上漫游并追踪猎物。直到5700万年前的始新世初，这些食肉动物在当时干燥的生存环境带来的生存压力下，毅然跳入大海开辟新的生态领域，也因此，它们的身体经历了深刻的进化。渐渐地，它们的四肢和骨盆退化，尾巴越来越强，变成桨状拍打海水，以此推动这些“海洋巨兽”在海洋中游动。然而，在哺乳动物进化史上占据重要地位的鲸鱼是如何进化的呢？鲸类的祖先是谁等问题，因为没有发现陆生生化石的确切证据，一直没有准确的答案，存在争议。邓涛称，根据牙齿和耳区的形态特征，古生物学家主张鲸类动物最接近于中间哺乳动物(一种已灭绝的、第三纪早期的食肉有蹄类动物)；但分子生物学家认为，鲸类动物属于偶蹄目动物(如羊、牛、猪、骆驼和鹿)，是河马(偶蹄目的一个科)的姐妹群。最早的陆生哺乳动物是如何进化成现代水生鲸鱼的？4500万年前的中始新世鲸目动物在一个世纪前就被发现了，但是很长一段时间都没有发现肢骨材料，只描述了这些动物的头骨。从那以后，在北美、巴基斯坦和埃及发现的许多化石表明，这些早期鲸类动物在体外有可移动的肘部和有关节的后腿。然而，除了两栖鲸(与海狮非常相似)之外，它们都是完全水生的。因此，关于鲸目动物陆地祖先的详细解剖信息是不可用的。■新证据带来的新假说今年9月20日，《自然》杂志报道，美国俄亥俄州立大学医学院的泰维森在巴基斯坦东北部发现了一种生活在大约5000万年前的哺乳动物化石。它的踝骨类似于偶蹄类动物，而它的头部非常类似于鲸鱼。它们属于已知的最早的鲸鱼。新发现的鲸类化石也表明，早期的鲸类祖先完全是陆地动物，甚至是“有效的跑步者”。他们还揭示了鲸类动物与已知最早的偶蹄类动物的亲缘关系比其他任何哺乳动物都要近。这些结论是基于可靠的比较解剖学数据，不同于古生物学家和分子生物学家的两种假说。所有生活在第三纪早期(约6500万至5000万年前)的哺乳动物都是陆栖动物。所以水生鲸目动物一定是由陆生哺乳动物进化而来，回归水中的。现存鲸目动物的前肢仍然具有与陆地哺乳动物相同的结构。然而，现代鲸类高度专业化，许多适应性特征使它们能够游泳、潜水和觅食。活着的鲸目动物与其他哺乳动物有很大的不同，因此该领域的另一个老问题是哪个哺乳动物类群包含了鲸目动物的近亲，即谁是它们的“姐妹类群”？与陆地哺乳动物相比，鲸目动物的头骨和骨骼的解剖特征发生了很大的变化，早期鲸目动物的化石非常罕见，而且总是不完整，很难建立这一群体的亲缘关系。新的化石表明，踝骨的形态类型是适应奔跑的，这曾被认为是偶蹄类特有的，但现在显然在鲸鱼中发现了。因此，形态学证据首次表明，偶蹄类动物是鲸类动物的近亲。这意味着偶蹄类和鲸类形成了一个更大群体的两个分支(即鲸类偶蹄类分支)。这些研究人员还将中国动物排除在这个更大的群体之外。他们还指出，河马并不是鲸类的一个活着的姐妹群，鲸类最近的化石亲戚可能是已知最早的偶蹄类动物，比如远古的偶蹄类动物(约5000万年前)。仅仅一天之后，9月21日，《科学》杂志报道，美国密歇根大学地质学和古生物学教授金格里奇领导的研究小组在巴基斯坦西南部发现了另一个约4700万年前的动物骨骼化石。这些化石也提供了有力的形态学证据，证明鲸鱼与偶蹄类动物有亲缘关系，但却是偶蹄类动物的后代。这无疑为解决之前的争议提供了更多的证据，因为这一结果使得形态学证据至少在肉眼水平上与分子数据一致。邓涛告诉记者，原始古鲸以前也有过报道，但这些新标本首次与鲸鱼骨骼直接相连，而且保存完好。特化的踝骨足以为鲸与偶蹄类动物的亲缘关系提供重要线索。而且这些新的化石证据表明，鲸目动物很早就从偶蹄类动物中分化出来，起源于一种未知的原始偶蹄类动物，比任何已知的原始偶蹄类动物包括古偶蹄类动物和石炭纪动物(一种形态上与猪相似，但其直系系统与猪无关的动物)更灭绝，与河马的系统关系密切。石炭纪兽类繁盛于中第三纪，约2500万年前。)，偶蹄类动物是比较原始的脚踝。可以想象，河马和鲸目动物是始新世以前从其他偶蹄动物中分化出来的一个分支的现存成员。这种假设意味着某些偶蹄类动物的递进性状不止一次进化:在石炭纪动物——河马分支(鲸分化后)中，在其他偶蹄类动物中独立进化。补充:■结论有分歧，意义也很大。然而，关于鲸的进化还有很多问题需要了解，上述两篇研究论文的结论仍存在分歧。泰维森等人认为古生物学家和分子生物学家的两个假说都不正确，即鲸既不是中国动物的姐妹，也不是河马的姐妹，鲸与包括河马在内的整个偶蹄类形成姐妹群关系。另一方面，虽然金格里奇等人认同鲸与偶蹄类动物有亲缘关系，但他们认为鲸是偶蹄类动物的后代。根据分支分类学原理，鲸是偶蹄类动物中的一员，它们与早已灭绝的河马和石炭纪动物组成的群体形成姐妹关系，所以河马是鲸的近亲。这个结论支持了分子生物学家的假设。显然，争论的彻底解决将取决于更多化石材料的发现，一些相关问题仍缺乏答案，如河马的确切祖先和偶蹄动物本身的起源。最终答案也可能来自上述两篇论文的同一化石起源。虽然还需要进一步的发现和研究，但邓涛认为，泰维森和金格里奇的发现极大地推动了早期鲸类进化的研究，特别是泰维森连接了水生鲸类及其陆地祖先进化链中缺失的一环，就像当年发现的始祖鸟在鸟类早期进化中发挥了重要作用一样。他说，只有少数化石，比如这次发现的化石，揭示了两组形态不同但进化接近的脊椎动物之间的联系。当生活环境发生巨大变化时，比如从陆地到水域，重新适应的动物总会因为自然选择的高压而发生形态上的显著变化，任何与原始祖先的相似性都可能很快消失。但毫无疑问，这些新的石头证明了现代鲸鱼与其陆地祖先之间的联系，这也是为什么一些评论家认为它们可以与最原始的鸟类“始祖鸟”和早期人类“南方古猿”等著名的“过渡类型”相媲美。