5200万年前蝙蝠化石面前的奇闻怪事
5200万年前蝙蝠化石背后的奇闻怪事
美国怀俄明州西南部出土的冈氏伊神蝠化石，如今被收藏在多伦多皇家安大略博物馆。图源ROYAL ONTARIO MUSEUM
世界上最古老的蝙蝠化石已经被确认为一个新物种，这个发现有助于科学家补全这些飞行哺乳动物不完整的化石记录，为研究蝙蝠的演化提供了新线索。这两具化石都是在怀俄明州西南部一个古老的湖床中发现的，该湖床完整保存了约5200万年前被森林包围的一个亚热带湖泊生态系统。
这个新发现的蝙蝠物种被命名为冈氏伊神蝠（Icaronycteris gunnelli），体重约为25克，相当于五个弹珠的重量。它已经演化出了飞行能力，而且很可能已经发展出了回声定位的能力。荷兰自然生物多样性中心的进化生物学家蒂姆·里特伯根是在《公共科学图书馆综合》期刊上发表这篇研究的主要作者，他说“这种小蝙蝠可能生活在湖泊周围的树上，会飞到水面上捕食昆虫。”
现代蝙蝠算得上是地球上最成功的动物之一，有1400多个物种，占所有哺乳动物物种的五分之一。它们的足迹遍布南极洲以外的每一块大陆，而且通常对生态稳定至关重要，发挥了授粉、传播种子、控制昆虫数量等关键作用。
登上一级级台阶，就能见到怀俄明州化石山国家保护区内保存完好的古湖床岩层。图源NATIONAL PARK SERVICE
尽管蝙蝠无处不在，但科学家对蝙蝠的起源知之甚少。在“化石湖”——怀俄明州这个被保护的湖床名字——中发现的化石可以追溯到始新世早期。当时，全球气温逐年攀升，哺乳动物、昆虫和被子植物正在迅速扩散和多样化。（湖床中发现的）这些蝙蝠看起来与现代蝙蝠十分相似，有细长的“手指”固定翼膜。
亚利桑那州立大学的古生物学家、该研究的论文作者之一马修·琼斯说“人们认为……蝙蝠起源于某种可能营树栖的小型食虫哺乳动物。”他补充道，实际上我们并不知道具体哪些古动物会与蝙蝠演化有关，“这类型的动物会有很多。但其中大多数的动物，我们只能通过残余的单个牙齿化石或者支离破碎的颌骨碎片知道它们存在。”
自从化石记录中出现了蝙蝠，它们便迅速遍布世界各地。到目前为止，发现的最古老的蝙蝠牙齿和颌骨距今大约有5500万年。在葡萄牙和中国发现的不完整蝙蝠标本比新发现的化石还要早几百万年。科学家不清楚蝙蝠究竟起源于哪里——目前看来在到达南半球之前，蝙蝠在欧洲、亚洲或北美洲都出现过。
加利福尼亚大学洛杉矶分校的进化生物学家亚历克萨·萨迪埃没有参与这项新研究，她表示“这很神秘。我们没有发现任何蝙蝠的过渡形态。”
细微的线索
2017年，里特伯根浏览Facebook时第一次看到冈氏伊神蝠的化石。“我当时想，嗯，这看起来有点不一样。”他说。
当时，这具化石是在一个私人采石场发现的，并挂上牌等待出售。里特伯根要求对化石进行测量后，他联系了美国自然历史博物馆（AMNH）的蝙蝠专家南希·西蒙斯。西蒙斯赞成里特伯根的观点这看起来像是一个新物种，于是美国自然历史博物馆买下了这具化石作为收藏。
除了分析新化石外，研究小组还重新检查了博物馆中已有的蝙蝠化石。他们发现了多伦多皇家安大略博物馆在2002年收购的一具伊神蝠化石——当时这具化石被认为是同属的另一种蝙蝠“食指伊神蝠”（ I. index.）。
在怀俄明州化石湖中发现的古棕榈树叶化石，大约有两米长。图源NATIONAL PARK SERVICE
在怀俄明州化石湖发现的雄性马洛尼星魟化石。图源NATIONAL PARK SERVICE
这两具化石看上去与现代蝙蝠相似，但也有细微的差别。里特伯根说“让我眼前一亮的是，这具化石的骨骼，尤其是后肢，十分坚固。”
大多数现代蝙蝠骨骼轻薄，更适合飞行。冈氏伊神蝠较粗壮的四肢可能意味着，该物种保留了其祖先的一些特征，例如长着更强壮可以爬树的腿。
这只远古蝙蝠的食指和拇指也长着爪子，而大多数现代蝙蝠只有拇指上长着爪子，以便睡觉时能悬在空中。也暗示了，这可能是蝙蝠从攀爬动物向飞行高手过渡的阶段。
如果把同一时期生活在化石湖的芬氏爪蝠（Onychonycteris finneyi）也考虑进来的话，情况就更复杂了。芬氏爪蝠属于体型比伊神蝠更大的另一属物种，每个“手指”上都有一个爪子，两翼相对较短——这表明爪蝠的活动方式主要是攀爬和飞行。从内耳的大小和形状来看，芬氏爪蝠可能不像冈氏伊神蝠和食指伊神蝠一样有回声定位的能力。科学家最初曾认为，芬氏爪蝠的标本是证明蝙蝠先学会飞行，而不是先发展回声定位能力的化石证据。
，在研究化石湖中的三种蝙蝠、其他古蝙蝠化石和现代蝙蝠之间的演化关系时，人们发现两种伊神蝠与芬氏爪蝠的关系更为密切——而不是与其他同样会回声定位的蝙蝠亲缘更近。琼斯说“这真是出乎意料，真的很奇怪。”
琼斯说“我们居然在化石记录中发现有一种非回声定位的蝙蝠与一群能够回声定位的蝙蝠关系最为密切。”但他指出，现代狐蝠中也存在同样的情况——这种大型食果蝙蝠虽然不会回声定位，但与一群会回声定位的蝙蝠亲缘关系最密切。琼斯说“这要么说明回声定位可能有不同的起源，要么就是某些最早期的蝙蝠因为各种原因丧失了回声定位能力。这真是怪了。”
解开过去的谜团
完整的始新世时期的蝙蝠化石十分罕见。怀俄明州的化石湖是唯一发现同类化石的地方。蝙蝠生活的温暖、潮湿森林对保存它们细小骨骼来说条件太过恶劣。只有被迅速掩埋，如沉入深湖底部的蝙蝠化石才能完整保存下来。
继蝙蝠在怀俄明州西南部的湖泊出现之后，过了几百万年，德国一个相似的湖泊生态系统附近也出现了几种蝙蝠，这些后起之秀看起来更像现代蝙蝠。
科学家们认为，飞行和回声定位等优势将有助于蝙蝠迅速扩散，并实现物种多样化。作为哺乳动物的蝙蝠可能已经适应了黑夜生活，从而避免与鸟类竞争，或防止成为鸟类的盘中餐。但我们尚不清楚这种转变发生于何时。
遗传学研究未能谁是蝙蝠的直系先祖。相反，DNA研究显示，蝙蝠属于哺乳纲劳亚兽总目——这里面既包括鼩鼱、鼹鼠这些与蝙蝠一样吃昆虫的动物，也包括那些外表看起来与蝙蝠没什么关系的动物，如鲸鱼、马、犀牛、河马等有蹄类动物，以及猫、狗、熊等食肉目动物。让人意想不到的是，所有这些动物与蝙蝠的演化亲缘关系都比啮齿类动物更密切。
里特伯根说“如果看一下DNA，我们发现，有蹄类动物是蝙蝠最近的亲属，这实在是让人难以置信。这中间一定发生了什么我们不知道的事情。”
为了填补这些演化史上的空白——甚至最好能发现蝙蝠的直系先祖，科学家寄希望于进行更多的发掘，以便能找到更多化石。
“我们发现得越多，就越能更好地了解当时有多少蝙蝠物种，它们有多不同，有多么多样化。”加利福尼亚大学洛杉矶分校的萨迪埃说。也许，当我们在地球的历史时光中探索得越深，总一天，“我们会找到所有人都在寻找的生命过渡形态。”
(译者:幸运草)