封面上的化石几乎蜷折在岩板之中:头骨位于左侧,脊柱绕着肋骨弯曲,纤细的四肢和长长的指趾横过红色岩面。这是皇家安大略博物馆收藏的 ROM VP 80979,一件关节相连的苏美尼兽(Suminia getmanovi)标本,也是现代解剖比较所测量的骨架之一。[6][7]
这只动物在演化树上的位置很容易被认错。硕大的眼眶、短吻和一列整齐的叶形牙齿会让人联想到蜥蜴,它更深层的演化归属却落在同样包含哺乳动物的合弓类支系上。Suminia 的身份是小型异齿亚目动物,属于已经灭绝的非哺乳类合弓动物辐射支系;这一支系后来成为许多二叠纪和三叠纪陆地景观中的优势植食动物。[1][6]
它长久吸引研究者,是因为两套功能系统如此早便同时留存在陆生化石记录中。头骨记录了精细的口腔处理方式:前部牙齿适于切取植物,下颌向上、向后移动时,后部牙齿则以剪切动作相合。颅后骨骼展现出善于抓握和攀附的身体:修长的手足、向外分开的第一指趾、弯曲的爪、纤细的四肢和长尾。2025 年的一项研究又从四肢内部补上第三条证据,异常薄的骨壁与现生攀爬动物长骨中较薄的骨壁相似。[2][3][4][6]
这组证据勾勒出的物种面貌,比一度常见的“最早树栖脊椎动物”标签更加扎实。2009 年提出这项最早纪录后,早二叠世的 Ascendonanus 与晚石炭世的 Eoscansor 又被列为年代更早的树栖四足动物候选者,尽管两者的肢骨显微解剖尚未得到研究。如今,谁占据最早位置仍有争议;解剖论证则依然可以逐块骨骼检视。[6]
一块拥挤的岩板,让这只小动物格外清晰可读
Suminia 于 1994 年根据俄罗斯欧洲部分维亚特卡河沿岸科捷利尼奇(Kotel'nich)化石层的材料命名。不同作者对这些地层的年代仍有两种对比方案,分别是中二叠世晚期和晚二叠世早期;这种动物生活在约 2.6 亿年前,远早于恐龙出现。[1][3][6]
大多数基干异齿亚目动物只留下头骨、部分骨架或寥寥几个个体,Suminia 是少见的例外。现有标本超过 70 件,其中许多关节相连或接近完整。[6] 这批记录中最引人注目的是 PIN 2212/116:一块 80 × 120 厘米的岩板,上面至少有 15 个个体。这副身体约半米长,从短而高的头骨到尾巴末端,几乎每个部位都由这些标本共同保存下来。[3][4]
岩板上的个体挨得很近,却无法直接读成一张家族合影。几具骨架朝向相近,后来的埋藏学研究发现,这种取向偏离随机分布。死亡地点的水流,或埋藏前的一小段搬运,足以让尸体排列起来,并从残缺标本中淘走一部分骨骼。关节连接状态,以及缺少大范围风化或食腐痕迹,仍指向快速埋藏;单凭这种空间聚集,无法证明结群行为、营巢或社会生活。[3][5]
这条界线很重要。岩板的非凡之处,在于它把一个物种变成了可供比较的样本;沉积过程已有重新摆放尸体的余地,研究者便不能把它视作行为定格。
下颌既是植食标记,也是一套食物处理器
保存尤其清楚的头骨 PIN 2212/62,把取食装置完整地展现出来。Suminia 保留了完整的边缘齿列;在较晚出现的二齿兽类异齿亚目动物身上,更常见的是喙和成对獠牙。齿冠在颊舌方向上扁平,基部加宽,前后缘带有粗锯齿。前端较大的牙齿可以切下植物,紧密排列的后部牙齿则负责更细致的处理。[1][2]
牙齿形状只能提供食性线索,决定性证据来自接触。上下颌后部牙齿带有互相对应的磨耗面,源头是精准的齿对齿咬合;沙砾或食物在齿冠上随机擦过,留不下这种互补关系。细密而大致平行的擦痕保存了运动方向。在发力行程中,下颌一边后缩,下齿一边先沿上齿内侧向上移动,随后运动方向逐渐与齿列接近平行。最终产生的是纵向剪切,动作有别于简单的垂直切断,也有别于哺乳动物式的左右研磨。[2]
这一点的意义,在于 Suminia 同时具有扩大的颌内收肌区域和允许前后运动的滑动关节,整套构造又与一列完整、精准咬合的牙齿相连。它的后部齿冠可以在吞咽前把高纤维植物组织切碎成更小颗粒,这一步机械处理有助于加快消化。[1][2]
化石没有保存它的一餐。同一沉积层中的小型粪化石含有大量叶片碎屑,大小也与 Suminia 吻合,但没有肠内容物能把某种植物与某具骨架直接联系起来。[3] 整套取食系统有力支持“高纤维植食者”的判断;具体吃过哪些叶片,仍属生态推断。
抓握证据来自一双异于灵长类的手足
通俗叙述有时会给 Suminia 安上一根“对握拇指”。化石支持的准确描述是,手上的第一指和足上的第一趾都与其余指趾分开,提高了肢端环抱不规则支撑物的能力。手部本身约占前肢长度的 40%。次末节指骨和趾骨修长,末端关节灵活,强烈弯曲且侧向压扁的爪又增添了攀附力量。[3][4]
这些特征嵌在一套全身布局之中。四肢修长而纤细,颈部相对较长,超过 50 枚尾椎组成一条格外长的尾巴;研究者因此把平衡与缠握列作它的潜在功能。比较测量显示,它的指骨比例落在现生树栖脊椎动物反复采用的形态方案之中;分开的第一指趾与弯曲的爪相互结合,又成为明确的解剖依据。[3][4][6]
这些特征不会把 Suminia 变成二叠纪的灵长类。它保留着自己的四肢外展姿态、关节几何形态和合弓类骨架;现有标本也未保存环抱树枝的姿势。“树栖”是一项功能重建,依据来自多种相互关联的特征;尾部缠握能力的证据,弱于手、足和爪所给出的证据。[3][4][6]
这一区分让动物的形象更加清楚。演化以一套与现代手相去甚远的解剖构造为起点,拼合出足够的抓力、伸展范围和身体控制,让动物能够利用垂直空间。
薄骨壁提供了一项独立检验
多年来,攀爬论证几乎完全建立在外部形态上。2025 年,研究人员为五件彼此分离、编号为 KPM 20/99 的肢骨制作切片并成像。骨骼比例和组织学表明,这批材料至少来自两个个体,年龄处于幼体晚期至亚成体早期,不能合并成一只恰好完整的动物。切片还显示出一种显微解剖特征,与此前取样的所有其他异齿亚目动物均不相同。[6]
典型异齿亚目动物的肢骨拥有较厚的皮质骨,髓腔内还有大量骨小梁横穿其中。在取样的 Suminia 骨骼中,相对骨壁厚度始终低于 18%,开放的中央髓腔内几乎没有骨小梁。骨组织依然有丰富的血管分布,记录了相当迅速的幼年生长;个体达到骨骼成熟前,薄骨壁已经存在。[6]
对现生鼬科动物的研究发现,攀援型物种往往比陆生或水生近亲拥有骨壁更薄、致密度更低的长骨。由此比较,新结果与攀爬解释相符,但组织学切片本身还无法判定生境。2025 年研究所用模型没有设置树栖类别,并把 Suminia 归入陆生类,没有归入水生类;只凭这些测量,模型无法直接区分爬树动物与其他陆生动物。[6]
显微构造的价值,恰在于这份独立佐证。按照攀爬动物的比较研究,树栖假说预期看到更薄的皮质骨和更宽的髓腔;Suminia 的两项特征都符合这项预测,并且观察基础独立于抓握解剖。各条证据都有自身范围,彼此却不依赖同一项观察。[6]
离开地面的植食者,改写二叠纪生态系统的空间图景
科捷利尼奇的面貌远比一片空荡红色平原加一只奇特动物丰富。当地的洪泛平原沉积物保存了根系、植物材料,以及高度超过 2.5 米的树状植被证据,为大型地栖植食动物上方的食物资源留下空间。已记录的脊椎动物群以植食者为主,从粗壮的锯齿龙类到异齿亚目动物都有,捕食者的数量则少得多。[3][5]
一只拥有高纤维剪切系统的小型攀爬动物,可以在不同高度利用这些植物资源。抓握能力若能让它够到大型食叶动物利用不了的叶片,双方对每一口食物的竞争便会减少。较高处还可提供躲避地面捕食者的空间;逃脱行为属于合理推断,化石本身未曾保存这一行为。[3]
在这里,头骨与手足放在一起,比各自单独观察更能传递信息。颅后骨骼支持它能够抵达树枝,却没有给出食性;齿列支持植物处理,却没有给出取食高度。Suminia 在同一副身体中兼具抵达和处理能力,由此让早期冠层利用成为一项生态论证,其分量超出插图借来的一个姿势。
更经得起检视的画像,与两种熟悉想象都保持距离:把它画成练习松鼠生活的原始哺乳类,或一只偶然长出拇指的爬行动物,都会偏离化石。Suminia getmanovi 是一种小型二叠纪异齿亚目动物,拥有磨耗关系精确的齿列、向后剪切的发力行程,以及适于抓握攀附的手足;与其他已取样异齿亚目动物相比,它的肢骨骨壁薄得出人意料。拥挤岩板记录了解剖形态,磨耗与关节解释了取食方式,手、足、爪、尾巴和骨壁共同指向攀爬。树枝早已消失,这只动物仍把林间生活的力学需求写在骨骼上。
来源
- Natalia Rybczynski, “Cranial anatomy and phylogenetic position of Suminia getmanovi, a basal anomodont (Amniota: Therapsida) from the Late Permian of Eastern Europe,” Zoological Journal of the Linnean Society 130 (2000)——三维头骨描述、滑动式下颌关节与系统发育位置。
- Natalia Rybczynski and Robert R. Reisz, “Earliest evidence for efficient oral processing in a terrestrial herbivore,” Nature 411 (2001)——牙齿磨耗、咬合与剪切发力行程分析。
- Jörg Fröbisch and Robert R. Reisz, “The Late Permian herbivore Suminia and the early evolution of arboreality in terrestrial vertebrate ecosystems,” Proceedings of the Royal Society B 276 (2009)——关节相连的多骨架岩板、指趾比例比较、攀爬推断与生态系统背景。
- Jörg Fröbisch and Robert R. Reisz, “The postcranial anatomy of Suminia getmanovi (Synapsida: Anomodontia), the earliest known arboreal tetrapod,” Zoological Journal of the Linnean Society 162 (2011)——脊柱、四肢、手、足与尾部的详细解剖。
- Michael J. Benton et al., “Preservation of exceptional vertebrate assemblages in Middle Permian fluviolacustrine mudstones of Kotel'nich, Russia: stratigraphy, sedimentology, and taphonomy,” Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 319–320 (2012)——沉积环境与多骨架岩板水流定向解释。
- Saskia Nieke, Jörg Fröbisch, and Aurore Canoville, “Bone microstructure of the basal anomodont Suminia getmanovi supports its arboreal lifestyle,” Scientific Reports 15 (2025)——薄皮质骨壁、开放髓腔、生长证据,以及现有生活方式模型的明确局限。
- Wikimedia Commons, “File:Suminia ROM.jpg”——Skye McDavid 在皇家安大略博物馆拍摄的关节相连标本 ROM VP 80979 照片之来源与许可页面;该照片用作封面图。