飛出恐龍的陰影——侏羅紀滑翔哺乳動物新發現

出品：科學大院

作者：胡晗（科學院古脊椎動物與古人類研究所）

監製：科學院計算機網路信息中心

提到侏羅紀，大家一定立馬會想到恐龍。

那麼在那個恐龍稱霸地球的時代，我們哺乳動物的早期拓荒者們究竟是怎樣的面貌呢？它們是如何在恐龍的陰影下存活下來，甚至最終以卧薪嘗膽三千越甲可吞吳之勢，締造出了一個哺乳動物的新帝國呢？

發現1.6億年前的滑翔哺乳動物

北京時間2017年8月10日，世界頂級學術刊物《自然》（Nature）分別以《New gliding mammaliaforms from the Jurassic》和《New evidence for mammaliaform ear evolution and feeding adaptation in a Jurassic ecosystem》為題，兩篇連載發表了一項重大的科學研究成果：新發現於的兩種最原始的侏羅紀滑翔哺乳動物。

這項研究讓我們了解到，遠在1.6億年前，剛演化出來不久的某些原始哺乳動物已經能夠張開皮翼，英勇地飛出恐龍龐大的陰影。

這項研究由孟慶金研究員和羅哲西教授領導的北京自然歷史博物館、美國芝加哥大學和河北地質大學組成的國際合作團隊共同完成，化石標本收藏於北京自然歷史博物館。

似叉骨祖翼獸生態復原圖 （趙闖繪）

雙缽翔齒獸生態復原圖 （趙闖繪）

兩種新發現的早期哺乳動物分別命名為似叉骨祖翼獸（Maiopatagium furculiferum）和雙缽翔齒獸（Vilevolodon diplomylos），化石十分完整，保存有精美的骨骼和皮膜等結構。

它們均屬於哺乳動物演化初期的絕滅旁支——賊獸類中的艾榴齒獸類（Eleutherodontidan），代表了最原始的滑翔哺乳動物，生活在距今約1.6億年的侏羅紀。

它們的發現讓人們意識到，早期的哺乳動物生態多樣性遠遠超出了我們的想象。

它們已經可以，上！天！了！

這一發現重塑了哺乳動物飛行歷史

說到上天，第一個飛進我們腦海的一定是鳥類。

其實鳥類並不是地球上唯一會飛的脊椎動物，哺乳動物中會飛的就有60多種，而大家熟悉的蝙蝠更是飛行能力堪與鳥類相媲美。

鳥類和蝙蝠都具有真正地「振翅飛翔」的能力，也就是說它們可以通過拍打翅膀，進行主動飛行。

而其他偶爾也能上上天的哺乳動物大都為「滑翔」，也就是說它們需要爬到高處跳下，利用氣流進行一定距離的移動，但無法有力地拍打翅膀進行長距離飛行。

不過也別小看了它們的滑翔能力，現生的鼯鼠分分鐘能滑翔飛出30米以上的距離。

如果想看現生的滑翔哺乳動物長什麼樣，我十分、非常地推薦去寵物市場找找無敵萌寵「蜜袋鼯」：

蜜袋鼯，爪子附近可見的褶皺狀結構即用於滑翔的皮翼膜（圖片來源見水印）

一種長有皮翼膜具有滑翔能力的有袋類，小小隻能夠作為寵物飼養，又萌又粘人，江湖人稱「小蜜」。

新發現的祖翼獸和翔齒獸都是這樣能夠滑翔的哺乳動物，不過它們的出現比現生哺乳動物支系中最早出現的滑翔成員早了1.1億年。

遠古翔獸生態復原圖（趙闖繪）

在此之前，研究者在中生代發現的遠古翔獸（Volaticotherium antiquus）是唯一能夠滑翔的早期哺乳動物，而祖翼獸和翔齒獸在演化樹上的位置比遠古翔獸更加原始，因此重塑了哺乳動物飛行的歷史。

如何確定它們有滑翔行為？

那麼問題來了，祖翼獸和翔齒獸敲黑板划重點的地方就在於它們能夠滑翔，那我們如何確定這兩個1.6億年前的小傢伙能夠滑翔呢？

1皮翼膜的存在

由於化石保存十分精美，我們能夠清晰地看到在祖翼獸和翔齒獸的頸部、前後肢和尾椎之間連接有完整的皮翼膜，與現生哺乳動物用於滑翔的皮翼膜十分相似。

它們的皮翼膜主要分為前皮翼膜、側皮翼膜和后皮翼膜三個部分。

其中，前皮翼膜連接臉頰和腕關節，側皮翼膜連接腕關節和踝關節，后皮翼膜連接踝關節和尾椎。

如此一來，當它們張開四肢的時候，就能將自己呼啦啦扯成一張「風箏」，來陣風就可以上天啦。

與此同時，科學家還發現，祖翼獸的皮翼膜與現生哺乳動物中能夠滑翔的鼯鼠十分相似，二者在前、側、后皮翼膜的比例上幾乎一致，也進一步證明了其滑翔的能力。

祖翼獸化石照片及線圖，紅色箭頭指示皮翼膜位置（Meng et al., 2017）

似叉骨祖翼獸骨骼復原圖及足部細節圖，連接其頭部、四肢和尾部的虛線代表了其皮翼膜的延伸區域（Meng et al., 2017）

2四肢比例和運動方式的相關性

現生哺乳動物的滑翔行為與四肢比例息息相關。

這很好理解，畢竟大長腿和小短腿明顯具有不一樣的運動（及審美）效果，當然，我是小短腿星人，好吧，扯遠了。

科學家在此次研究中，對現生和化石哺乳動物進行了大樣本量的四肢比例和運動方式的數據測量和分析（這年頭，古生物學也流行大樣本統計分析，誰讓我們，地，大，物，博），最終認為祖翼獸和之前發表的另一種艾榴齒獸類宋氏仙獸（Xianshou songae）都屬於滑翔動物。

而仙獸的好基友，同屬於艾榴齒獸類的陸氏神獸（Shenshou lui），則並沒有被歸入滑翔的哺乳動物之中。

因此，此次的分析結果表明，儘管艾榴齒獸類大都是樹棲動物，但並不都具有滑翔能力。它們中有些可以隨意玩跳傘，有些則只能在旁邊看著。

不過沒關係，作為人見人愛的CP「神仙二獸」，我們不會因為你不會飛就不愛你的。

3獨特的叉骨結構：與鳥類相似

祖翼獸叉骨及肩部等CT掃描三維重建圖（Meng et al., 2017）

祖翼獸的兩側鎖骨稍稍彎曲，和二者中間一塊小小的間鎖骨共同癒合形成了Y形結構。這一形態在哺乳動物中非常獨特，但與鳥類的叉骨卻有著迷之相似。

那麼鳥類的叉骨長什麼樣呢？

大家可以出門左轉買上一副鴨鎖骨，啃乾淨以後就可以發現，它也是兩側的叉骨支在中間癒合，形成了一個Y形結構。

這個叉骨對於鳥類的飛行非常重要，因此相似結構在祖翼獸中的出現，也進一步證明了其飛行的能力。

此外，滑翔這一獨特的行為要求肩部具有更強的靈活性，而祖翼獸的肩胛骨、鎖骨和肱骨共同形成了一個靈活的肩部。

4特殊的前肢和後肢結構

祖翼獸的手指指節從近端到遠端的比例遠遠超過了其他大部分樹棲的哺乳動物，而與蝙蝠比較相近。

祖翼獸的肩部及前肢復原圖 （Meng et al., 2017）

它的近端腳趾還明顯發育有一個縱向的溝槽，用於容納指深屈肌腱，而指深屈肌在現生的滑翔哺乳動物比如鼯猴和蝙蝠中發育尤其強烈，用於攀爬抓握住懸空的物體。

此外，祖翼獸的腳趾較長，而跗跖骨較短，比例也近似於蝙蝠。

因此，基於手指和腳趾上的特徵，科學家推測祖翼獸具有和現生滑翔的鼯猴和蝙蝠相類似的攀爬和抓握習性。

這兩隻小飛獸吃什麼？

至此，我們終於確定了這些遠古精靈滑翔的能力，那麼作為一個痴迷「能好怎」的有志青年，當然要關心下這些會飛的萌物們在1.6億年前吃什麼的問題。

我們常常戲稱古哺乳動物學家是「牙科醫生」，因為哺乳動物的牙齒能夠提供非常大的信息量，往往是研究的重點所在。

現生滑翔的哺乳動物大多數以植物為主要食物，平時吃點樹葉、種子、水果什麼的，偶爾可能抓個小昆蟲開個葷。

正是祖翼獸和翔齒獸獨特的牙齒，為我們揭示出，它們可能和現生的滑翔哺乳動物一樣，也以植物為食，從而形成了植食性和滑翔行為相結合的生活方式。

左圖：祖翼獸上臼齒；右圖：鎚頭果蝠上臼齒（Meng et al., 2017）

祖翼獸的上臼齒保存完好，上面長有兩排獨特的、尖尖的嵴。這一結構和食果蝠如鎚頭果蝠（Hypsignathus monstrosus）的牙齒十分相似。

鎚頭果蝠，鎚子一樣的腦袋是為了在求偶時加強「歌唱」效果（Pavel Zuber攝）

鎚頭果蝠是非洲最大的蝙蝠，翼展可達近1米。

雖然是個龐然大物，它卻是個愛吃水果的好寶寶。鎚頭果蝠的主要食物是無花果，沒事也吃點芒果、香蕉和芭樂，感覺生活質量很高的樣子……

此外，祖翼獸牙齒內側的磨蝕痕迹還和一些次生演化出了食果習性的葉口蝠類（Phyllostomidae）十分相似。

葉口蝠類這個名字可能大家不太熟悉，但大家一定聽說過這一家族中臭名昭著的吸血蝠亞科（Desmodontinae）。不過和祖翼獸牙齒相似的，是葉口蝠類中吃果子的成員。

雙缽翔齒獸的臼齒形狀則更加不走尋常路了。它的臼齒形似研磨用的缽體和缽杵，可能用於研磨植物的軟組織和種子。它的牙齒替換模式也異於其他大多數的早期哺乳動物。

根據這些牙齒上的特徵，科學家認為新發現的早期滑翔哺乳動物和植食性的現生滑翔哺乳動物可能具有相似的食性，主要以晚侏羅世佔優勢地位的蕨類和裸子植物為食，比如蘇鐵、銀杏、松柏等。它們可能主要吃這些植物上較柔軟的部分，如嫩葉、嫩枝和球果等。

兩隻小飛獸在演化上有何意義？

傳統觀點認為，最早的哺乳動物彼此之間差異不大，搶佔不同生態位的能力也十分有限。

然而，這兩種最早的滑翔哺乳動物的發現極大地豐富了我們對早期哺乳動物多樣性的認識，證明哺乳動物早早已經開始了對天空的探索。

儘管比不上恐龍的繁盛，但中生代的哺乳動物已經出現了滑翔等多種生態習性，並在隨後的漫長演化中將其發揚光大。

祖翼獸和翔齒獸都屬於樹棲的艾榴齒獸類，在演化樹上的位置十分原始，意味著至少某些哺乳動物從樹棲的祖先類群中演化出了滑翔這一特殊的運動方式，在恐龍橫行的侏羅紀飛出了自己的一片天空。

特別感謝科學院古脊椎動物與古人類研究所王海冰博士審校。

原文地址：

似叉骨祖翼獸：《New gliding mammaliaforms from the Jurassic》. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23476.html

雙缽翔齒獸：《New evidence for mammaliaform ear evolution and feeding adaptation in a Jurassic ecosystem》. http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature23483.html