在进入科学视野后的大部分时间里,冈瓦纳兽类都像一个在牙医诊室中拼出的哺乳动物类群。散落在昔日南方各大陆的零散牙齿与颌骨碎片,证实了这条谱系的存在。马达加斯加的一件头骨又给它添上一张脸,头部之后几乎仍是一片空白。[1][2]
后来,一块砂岩板带来了整副身体。
Adalatherium hui 的正模由塔那那利佛大学编为 UA 9030,保存了马达加斯加西北部白垩纪最晚期的一件头骨,以及几近完整、各关节仍相连的骨架。手骨、足骨、肋骨、椎骨,甚至肋软骨都留了下来。这件标本补全已知轮廓之余,还揭示出冈瓦纳兽类已经演化出一套没有任何牙齿能够预示的身体方案。[1][2]
这份惊奇常被收进动物的名字里:马达加斯加语 adala 意为“疯狂”,与源自希腊语、意为“兽”的 therium 相连。这个绰号容易记住,科学解释力却很单薄。Adalatherium 身上没有任何解剖细节违背演化规律。祖先遗产、趋同演化与漫长隔离共同塑成了一套连贯的解剖形态。它真正打破的,是人们对灭绝哺乳动物的一种预期:它们总该整齐落入现生动物已经呈现的特征组合。
因此,物种侧写要从证据的力量与限度同时写起。UA 9030 保存得极其完整,却也是该物种目前唯一已知的个体。它可以确认哪些骨骼原本属于同一副身体,却无法显示性别、年龄、种群或时代之间的身体差异有多大。
一块石板改变了证据的尺度
UA 9030 出自 Berivotra 研究区 MAD99-15 地点,层位在 Maevarano 组的 Anembalemba 段。这套岩层属于马斯特里赫特期,年代范围大体为 7210 万—6600 万年前。白垩纪已近尾声,Adalatherium 生活在一片冲积洪泛平原上,当地气候季节性强烈,且属半干旱类型。[1][2]
这件化石进入科学研究的过程几乎出于偶然。1999 年,野外队伍因石块一面露出的爬行动物而将它采回,后来的清修才显出藏在下方的哺乳动物。隐蔽的那一面保存着关节关联程度非同寻常的骨架。细小的腕骨与踝骨、原本嵌在肌腱周围的籽骨、尾部远端椎骨,以及矿化的肋软骨,全都留在主体骨架周围。[2][7]
这种完整性既提供解剖证据,也记录埋藏过程。沉积学研究把相关砂岩相解释为暴雨诱发的碎屑流沉积。迅速掩埋与骨架保持关节相连的状态相符;石板记录不到日常站姿,也无法说明死因。骨骼发生过位移,部分区域在死后受损,清修呈现的排列也已受压。化石留下的是一次保护了解剖联系的埋藏事件,活体在运动中凝住的一刻并未被保存。[2]
体型又为中生代哺乳动物的惯常图景加上一层修正。多种骨骼指标得出的平均体重估值约为 3.1 千克。这个数字放在恐龙身旁很小,在当时已知的冈瓦纳哺乳动物中却相当可观。尤其值得留意的是,该个体尚未完全成熟。若只看保存材料超出牙齿和颌骨的南方中生代哺乳形类,Adalatherium 已属体型较大的成员;单个样本仍无法给出成年个体的体型上限或整个物种的平均值。[1][2]
吻部密布神经,也留着一处尚无答案的空隙
石板上的头骨轮廓短钝,最能提供信息的异处却藏在穿过骨头的细小通道里。Adalatherium 有 5 个眶下孔,鼻部还分布着许多额外开孔。这些孔道容纳神经和血管,显示吻部有丰富的神经血管供应。细致比较没有发现其吻部触觉的特化程度高于现生哺乳动物,触须及其他外部软组织也未保存下来。[1][3]
吻部前端还保留着一块很大的隔颌骨,这种骨在兽类(Theria)中缺失,现生单孔类仍有保留。仅凭这一点,Adalatherium 的卵生习性或单孔类亲缘都无从确立。这是一项在相距很远的谱系中留存的解剖特征,它的价值恰在于提醒人们分别判断形态相似与亲缘关系。[3]
颅部最醒目的异处,是一处很大的鼻间空隙:它位于吻部顶面中线,在哺乳动物中找不到接近的对应物。周围骨骼证明,这是真实的解剖形态,可以排除清修损伤。它的功能依然未知。若将其称作展示、发声、嗅觉或调节温度的腔室,便会在缺少证据时把一道开口直接写成器官。完整头骨在这里让问题更加尖锐,答案仍未出现。[1][3]
内耳也把多段演化历史叠在一起。部分保存的耳蜗区,有些部位近似兽类的排列方式,具体构造却不相同。作者将其中一部分相似性解释为趋同演化,没有据此认定双方共享兽类独有的基本方案。[1][3] 这套模式在整只动物身上反复出现:古老成分可以与新演化出的成分并存,相同的力学难题也能让相距很远的哺乳动物分支生出相似特征。
牙齿足以诊断这只动物,却交不出一份轻易确定的菜单
冈瓦纳兽类最初主要凭牙齿得到识别,Adalatherium 将这些牙齿完整留在头骨中,反倒显出更多异处。它的 2 枚上门齿和 1 枚下门齿都很大,齿根开放,牙釉质主要局限在朝向嘴唇的一面。一枚退化的上犬齿之后排列着 5 枚上颌犬后齿。第一枚小而简单,后方 4 枚各有至少 5 个齿根。[1][4]
这些齿冠套不进熟悉的牙齿模式。每枚大型上颌犬后齿都有 4 个主要齿尖,齿尖由脊相连,共同环绕中央凹谷。下颌一列有 4 枚犬后齿,每枚也以 4 个齿尖为主体,其中靠后的牙齿至少有 4 个齿根。齿冠各部位的形态无法明确对应其他哺乳形类通行的前臼齿—臼齿模式。[4]
这份不确定性直接影响系统发育分析:研究者为下颌齿式测试了 3 种不同编码方式。由此可以把两个层面分开:这些牙齿的独特程度足以诊断 Adalatherium;它们经历的重塑又如此深,要判断每一枚相当于哪一种祖先牙齿,已经成为独立的演化问题。[4][6]
大众复原常凭开放齿根的门齿和复杂的犬后齿,明确把它画成植食动物。植食解释有解剖依据,化石中却没有胃内容物,也没有咀嚼顺序或实际食物记录。齿冠形态可以限定牙齿如何接触、如何处理材料,单凭它仍列不出一份食谱。严谨的复原会在“这套装备适合处理植物”和“动物具体吃什么的详尽画像”之间保留距离。[4][7]
身体前后两端采用了不同的姿态方案
头骨后方的脊柱在躯干部格外修长,至少包含 16 枚胸椎和 12 枚腰椎。许多椎骨伸出长突,标示着强健背部肌肉的附着区域。尾巴则很短,共有 24 枚椎骨,其中大多数横向宽度超过前后长度。[1][5]
把四肢当作关节系统来读,比只看轮廓更能显出信息。朝向腹侧的肩关节窝,以及肱骨远端发育良好的滑车状关节面,显示前肢以相对旁矢状的姿态活动,更多收在身体下方。股骨和髋部的特征则显示,后肢更向两侧伸展。胫骨沿前后方向弓曲,左右方向受压变扁;踝部的距骨与舟骨之间,还有一道不同寻常的带沟槽关节。[1][5]
复原动画若把这组组合画成“前半身正常的哺乳动物,后半身接上爬行动物”,便会误读它。旁矢状与外展描述的是关节允许的运动范围,不能理解为两套外形拼在一起。埋藏姿态同样不能证明步态。可以确定的是解剖关系:前躯与后躯通过不同的关节几何传递负荷,这种组合在现生哺乳动物中没有对应者。[5]
大型爪、粗壮的肢骨和发达的脊柱肌肉附着区,使掘挖成为合理的功能假说。至于 Adalatherium 会挖掘长期居住的洞穴、撕开食物、刨出浅窝,还是兼做几项工作,现有证据尚分辨不了。骨架给出杠杆条件和活动范围;行为仍属推断,要由比较材料与未来标本检验。[1][5]
家族位置在一层稳定,在下一层游移
这具骨架终于把冈瓦纳兽类的性状评分依据从颌部扩展到全身。在专项分析中,研究者比较了 84 个犬齿兽类群的 530 个形态性状。所有分析方案都把 Adalatherium 放在冈瓦纳兽类内部,并支持为它划出独立的 Adalatheriidae 科。这是分类地址中稳定的一层。[6]
系统发育树接下来的枝条却会移动。因方法和性状处理方式而异,冈瓦纳兽类分别落在多瘤齿兽类的姐妹群位置、多瘤齿兽类内部、其他异兽类的姐妹群位置,或一个关系未决的群组中。各项分析的共同大方向把该类群置于异兽类之内,但异兽类的成员范围和内部分支依旧会随分析变化。[6]
一具好骨架也可以留下未决问题。完整性增加了可比较项目的数量,却无法保证每项比较都携带同一个历史信号。趋同会让无关谱系彼此相像,保留下来的祖征会延续到原本与它相伴的其他性状消失之后,仅凭牙齿认识的化石又留下大块缺失数据。Adalatherium 把牙齿谜团化为全身数据集,随后揭示出更大的数据集会让冲突显露,冲突不会自动消散。
马达加斯加提供背景,岛屿效应有其限度
马达加斯加约在 8800 万年前与印度次大陆分离。到这种动物生活的 7210 万—6600 万年前,海洋隔离已经持续约 1600 万—2200 万年。骨架显示它是陆生动物,既不会飞,也不靠水生方式扩散。现有证据更支持这条谱系在那段隔离期的大部分时间里便已栖居马达加斯加;晚期才横越开阔海面抵达的解释支持较少。[1]
这段时间线让岛屿演化成为解释其奇特解剖的诱人方向,却容不得把“岛屿效应”贴到每一块特殊骨骼上。岛屿动物群会出现体型偏移,也会占据异乎寻常的生态位置;具体结果取决于资源、竞争者、捕食者和起始祖先状态。近缘大陆类群若没有整副骨架保存,便缺少一件对照标本,无法辨清隔离究竟改变了什么。
原始研究对最诱人的那项推断划出了清楚界线。Adalatherium 与体型更大的马达加斯加冈瓦纳兽类 Vintana,在已知冈瓦纳中生代哺乳动物中都异常庞大,这与岛屿巨大化相符。然而,南方化石记录过于稀疏,尚不足以确立它们的体型由岛屿法则造成。[1] “与……相符”在这里保留着必要限定:这项假说契合证据,同时保留化石记录从未完成对照实验这一事实。
守住这道界线,动物的形象反而更加鲜明。已经确立的侧写本就非同寻常。白垩纪最晚期,一只约 3 千克的冈瓦纳兽类走过季节性显著的马达加斯加洪泛平原;它的吻部布满神经血管孔;门齿具有开放齿根;犬后齿不同于其他任何已知哺乳形类;躯干修长且肌肉发达;尾巴很短;前肢与后肢以不同的关节几何承重和运动。随后,一场暴雨引发的碎屑流保存了它近乎整副骨架。[1][2][3][4][5]
UA 9030 出现之前,冈瓦纳兽类很容易被看成一套牙齿模式。此后,这个类群拥有了身体,只是颌骨后方出现的绝非一副通用模板。Adalatherium 显示出完整化石何以具有改变认识的力量:填满重建中的空白只是第一步。有些时候,它们会揭示,那些空白原本容纳的是另一套规则。
来源
- David W. Krause et al.,“Skeleton of a Cretaceous mammal from Madagascar reflects long-term insularity”,Nature 581(2020)——原始描述,正模概况、年代、体重、解剖和岛屿演化假说。
- David W. Krause et al.,“Introduction to Adalatherium hui (Gondwanatheria, Mammalia) from the Late Cretaceous of Madagascar”,Journal of Vertebrate Paleontology 40,supplement 1(2020)——发现经过、清修、地质背景、埋藏学和体型背景。
- David W. Krause et al.,“Craniofacial morphology of Adalatherium hui (Mammalia, Gondwanatheria) from the Late Cretaceous of Madagascar”,Journal of Vertebrate Paleontology 40,supplement 1(2020)——头骨、吻部、孔道和颅部比较的详细研究。
- David W. Krause et al.,“Dental morphology of Adalatherium hui (Mammalia, Gondwanatheria) from the Late Cretaceous of Madagascar”,Journal of Vertebrate Paleontology 40,supplement 1(2020)——门齿、犬后齿构造、齿根、牙釉质和牙齿同源判断的限度。
- Simone Hoffmann、Yaoming Hu、David W. Krause,“Postcranial morphology of Adalatherium hui (Mammalia, Gondwanatheria) from the Late Cretaceous of Madagascar”,Journal of Vertebrate Paleontology 40,supplement 1(2020)——脊柱、带骨、四肢、关节朝向和功能推断的限度。
- Simone Hoffmann et al.,“Phylogenetic placement of Adalatherium hui (Mammalia, Gondwanatheria) from the Late Cretaceous of Madagascar: implications for allotherian relationships”,Journal of Vertebrate Paleontology 40,supplement 1(2020)——性状矩阵、不同分析方案,以及稳定与未决的系统位置。
- Ben Guarino,“My, what big teeth and strange bones you have”,The Washington Post(2020 年 4 月 29 日)——野外发现经过,以及本文所用 Marylou Stewart 砂岩正模照片的来源页。