最近，《自然》、《科學(xué)》、《科學(xué)新聞》等幾家世界著名科學(xué)刊物都不約而同地刊登了有關(guān)古鯨類化石重大發(fā)現(xiàn)的研究文章，這項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)到底意義何在？對(duì)我們了解哺乳動(dòng)物進(jìn)化史將會(huì)有何影響？記者為此采訪了中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員、博士鄧濤先生。

■鯨類起源的兩種假說

科學(xué)家們認(rèn)為，現(xiàn)代的鯨類起源于食肉的四足哺乳動(dòng)物，這些鯨類的祖先有點(diǎn)兒像大型的狼，曾經(jīng)在當(dāng)時(shí)的大陸上漫游和追蹤獵物。直到距今5700萬年前，即始新世之初，這些食肉動(dòng)物在當(dāng)時(shí)干旱的生活環(huán)境帶來的生存壓力下，毅然躍入大海去開辟一個(gè)新的生態(tài)領(lǐng)域，結(jié)果使它們的軀體經(jīng)歷了深刻的演變。漸漸地，它們的四肢和骨盆退化了，尾部越來越強(qiáng)壯并且變成了漿葉狀用來拍擊海水，以此推動(dòng)這些“海中巨獸”在海洋中遨游。

然而，在哺乳動(dòng)物進(jìn)化史上占據(jù)重要位置的鯨類是如何演變的？鯨類的祖先是誰(shuí)等疑問，由于沒有發(fā)現(xiàn)確定性的陸生化石證據(jù)，一直無法確切回答并存在著爭(zhēng)論。據(jù)鄧濤介紹，根據(jù)牙齒和耳區(qū)的形態(tài)特征，古生物學(xué)家主張?chǎng)L類與中獸（第三紀(jì)早期的一類絕滅、食肉的有蹄動(dòng)物）最接近；但分子生物學(xué)家則相信鯨類屬于偶蹄類（如羊、牛、豬、駱駝、鹿），并且是河馬（偶蹄目中的一個(gè)科）的姐妹群。

從最早的陸生哺乳動(dòng)物怎樣進(jìn)化成現(xiàn)代水生的鯨？4500萬年前的中始新世的鯨類一個(gè)世紀(jì)以前就已被發(fā)現(xiàn)，但長(zhǎng)期以來也沒有發(fā)現(xiàn)什么肢骨材料，只有這些動(dòng)物的頭骨被描述。從那以后，在北美、巴基斯坦和埃及發(fā)現(xiàn)的不少化石揭示這些早期鯨類具有活動(dòng)的肘和在身體外面的有關(guān)節(jié)膝的后肢。然而，它們中除兩棲鯨（與海獅非常相似）以外都已經(jīng)是完全水生的。所以，得不到關(guān)于鯨類陸生祖先的詳細(xì)解剖學(xué)信息。

■新證據(jù)帶來的新假說

今年9月20日的《自然》上報(bào)道了美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Thewissen在巴基斯坦東北部發(fā)現(xiàn)的生活在約5000萬年前的哺乳動(dòng)物化石，其腳踝骨類似偶蹄動(dòng)物，而頭部與鯨非常相像，它們屬于已知最早的鯨類。新發(fā)現(xiàn)的鯨類化石還表明：早期的鯨類祖先完全是陸地動(dòng)物，甚至還是“有效的奔跑者”。它們也揭示鯨類與已知最早的偶蹄動(dòng)物的親緣關(guān)系比與任何其它哺乳動(dòng)物都更密切。這些結(jié)論基于可靠的比較解剖資料，并且不同于以前古生物學(xué)家和分子生物學(xué)家的兩種假說。

鄧濤解釋說，生活于第三紀(jì)早期（約6500萬至5000萬年前）的所有哺乳動(dòng)物都是陸生的。所以，水生的鯨類一定是由陸生哺乳動(dòng)物進(jìn)化而來并返回水中，現(xiàn)生鯨類的前肢仍然具有與陸生哺乳動(dòng)物相同的結(jié)構(gòu)。然而，現(xiàn)代鯨類已經(jīng)高度特化，許多適應(yīng)性狀使它們能夠游泳、潛水和取食。

現(xiàn)生鯨類與其它哺乳動(dòng)物很不相同，所以在這個(gè)領(lǐng)域的另一個(gè)老問題就是哪一個(gè)哺乳動(dòng)物類群包含了鯨類最接近的親戚，即誰(shuí)是它們的“姐妹群”？鯨類的頭骨和骨架的解剖學(xué)特征與陸生哺乳動(dòng)物相比已經(jīng)極大地改變，早期鯨類的化石又是如此稀少而且總是不完整，以至這個(gè)類群的親緣關(guān)系很難建立。

而新化石顯示其踝骨的形態(tài)類型是對(duì)奔跑的適應(yīng)，這曾經(jīng)被認(rèn)為是偶蹄類特有的，但現(xiàn)在很清楚地出現(xiàn)在鯨類中。所以，形態(tài)學(xué)證據(jù)第一次顯示偶蹄類是鯨類最接近的親戚。

這意味著偶蹄類和鯨類形成一個(gè)較大類群（即鯨－偶蹄類支系）的兩個(gè)分支。這些研究人員還將中獸排除在這個(gè)較大的類群外。他們還指出河馬不是鯨類現(xiàn)生的姐妹群，鯨類最接近的化石親戚可能是已知最早的偶蹄類，如古偶蹄獸（約5000萬年前）。

與此僅隔一天，9月21日的《科學(xué)》上又報(bào)道了美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)的地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)教授Gingerich所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，在巴基斯坦的西南部發(fā)現(xiàn)了大約4700萬年前的另一種動(dòng)物骨骼化石，這些化石也提供了有力的形態(tài)學(xué)證據(jù)，證明鯨不是與中獸，而是與偶蹄類有親緣關(guān)系，并且是偶蹄類的后代。這無疑在解決以往的爭(zhēng)論方面提供了更多的證據(jù)，因?yàn)?，這一結(jié)果使形態(tài)學(xué)證據(jù)與分子學(xué)資料至少在目級(jí)水平相吻合。

鄧濤告訴記者，原始的古鯨先前也曾有過報(bào)道，但這些新標(biāo)本是第一次直接與鯨骨架相連，且保存完好，特化的踝骨性狀足以提供鯨類和偶蹄類親緣關(guān)系的重要線索。并且，這些化石新證據(jù)顯示鯨類很早就從偶蹄類分化出來，源于一種未知的初始偶蹄類，它具有比任何已知的包括古偶蹄獸和石炭獸（一類形態(tài)與豬相似，但直接系統(tǒng)與豬沒有關(guān)系的已絕滅的原始偶蹄類，它與河馬的系統(tǒng)關(guān)系密切。石炭獸在第三紀(jì)中期，約2500萬年前最繁盛。）在內(nèi)的偶蹄類更原始一些的踝骨。

由此可以想象，河馬和鯨類是在始新世以前就與其它偶蹄類分異的一個(gè)支系的現(xiàn)生成員。這個(gè)設(shè)想意味著某些偶蹄類的進(jìn)步性狀演化過不止一次：在石炭獸－河馬支系（鯨類分異之后）中以及獨(dú)立地在其它偶蹄類中都曾發(fā)生。

■結(jié)論存在差異，意義同樣非常

然而，關(guān)于鯨的進(jìn)化還有許多尚待了解的問題，而且上述兩篇研究論文的結(jié)論也還存在不同之處。Thewissen等認(rèn)為以前古生物學(xué)家和分子生物學(xué)家的兩種假說都不正確，即鯨類既不是中獸的姐妹群，也不是河馬的姐妹群，鯨與包括河馬在內(nèi)的整個(gè)偶蹄類成姐妹群關(guān)系。另一方面，Gingerich等雖然也贊同鯨不是與中獸，而是與偶蹄類有親緣關(guān)系的觀點(diǎn)，但他們認(rèn)為鯨是偶蹄類的后代，根據(jù)分支系統(tǒng)分類學(xué)的原理，即鯨是偶蹄類的一員，它與由河馬和石炭獸組成的類群成姐妹群關(guān)系，而石炭獸早已絕滅，所以河馬是鯨最接近的現(xiàn)生親戚，這一結(jié)論支持分子生物學(xué)家的假設(shè)。

顯而易見，爭(zhēng)論的徹底解決將依賴更多化石材料的發(fā)現(xiàn)，一些相關(guān)的問題也還缺乏答案，比如河馬確切的祖先和偶蹄類自身的起源問題。最終答案也許還將來自上述兩篇論文的相同化石產(chǎn)地。

盡管還需要進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)和研究，但鄧濤認(rèn)為，Thewissen和Gingerich等的發(fā)現(xiàn)對(duì)于早期鯨類演化的研究是一個(gè)很大的促進(jìn)，特別是Thewissen等將水生鯨類與其陸生祖先的演化鏈中的一個(gè)缺失環(huán)節(jié)銜接上了，就像當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的始祖鳥在鳥類早期演化中所扮演的重要角色一樣。他說，只有很少的化石，比如這次發(fā)現(xiàn)的化石，揭示了脊椎動(dòng)物中形態(tài)迥異但進(jìn)化密切的兩大類群之間的聯(lián)系。當(dāng)生活環(huán)境發(fā)生巨變時(shí)，如從陸地到水域，重新適應(yīng)的動(dòng)物因?yàn)楦叨鹊淖匀贿x擇壓力總是會(huì)導(dǎo)致其形態(tài)發(fā)生顯著變化，任何與其原來祖先的相似性都有可能會(huì)很快消失。但無庸置疑，這些新化石卓越地證明了現(xiàn)代鯨與它們的陸生祖先之間的聯(lián)系，這也是一些評(píng)論家認(rèn)為它們可以與諸如最原始的鳥類“始祖鳥”和早期人類“南方古猿”等著名的“過渡類型”相媲美的原因。