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苏美尼兽让抓握手足与植食者的滑动下颌共存于一身

7 条来源 3 条一手来源 已翻译 2026年7月25号

正文
隔着展柜玻璃拍摄的 Suminia getmanovi 关节相连化石 ROM VP 80979;红褐色岩石上可见头骨、弯曲的脊柱、肋骨和纤细的四肢。

皇家安大略博物馆收藏的 Suminia getmanovi 标本 ROM VP 80979。这件关节相连的化石在同一视野内保存了头骨和大部分颅后骨骼。照片由 Skye McDavid 拍摄,取自 Wikimedia Commons,经裁切和缩放,采用 CC BY 4.0 许可。[6][7]

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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
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