距今约6600万年的白垩纪/古近纪(K-Pg)大灭绝事件终结了非鸟恐龙的统治时代,腾出广阔的生态空间,为哺乳动物的崛起、分异和辐射演化提供了重要契机。因此,K-Pg界线后哺乳动物的复苏与演化进程,一直是古生物与进化生物学领域的研究热点。尽管该复苏过程被视作全球性宏演化事件,但现有研究存在严重的地域失衡问题:目前全球约80%的K-Pg陆生化石剖面集中于北美,相关研究几乎完全依托北美化石记录构建;而亚洲同期化石产地仅占全球总量的3%、且产出动物群以区域特有类群为主,长期缺乏系统性定量分析,致使全球哺乳动物演化框架长期依赖北美单一区域样本构建,缺少来自亚洲大陆的关键实证,难以形成完整、客观、具备全球视野的哺乳动物复苏图景。
为填补这一学术空白,研究团队聚焦我国广东南雄、江西池江和安徽潜山三大古新世沉积盆地,选取37种东亚特有物种的200枚哺乳动物牙齿,通过CT高精度断层扫描与三维激光扫描构建专属化石形态数据库,依托牙齿地形分析(DTA)与有限元生物力学模拟(FEA)开展定量研究,首次系统还原K-Pg灭绝后首个千万年内亚洲本土哺乳动物完整演化轨迹。
研究结果揭示,中国华南古新世哺乳动物的演化具有清晰的阶段性特征,整体呈现“先长个、后适应”的演化规律。在古新世早期,华南区域哺乳动物已形成较大的个体并呈现出多样性,率先通过体型扩张完成生态位占位;进入古新世中、晚期,伴随全球气候波动、区域干湿环境变化的影响,哺乳动物牙齿形态发生系统的适应性演变,牙齿复杂度、曲面曲率、冠高持续优化,牙齿形态与咬合力学性能的协同耦合关系,在古新世末期达到最强(图1)。这一牙齿演化特征,进一步补充并完善了此前学界提出的“先体魄、后大脑(Brawn before brains)”的胎盘哺乳动物脑部演化理论,完整勾勒出亚洲哺乳动物“体型优先、咀嚼功能滞后跟进”的独特复苏路径。
此外,研究还发现亚洲古新世哺乳动物牙齿形态与咬合性能始终保持差异化特征,具备极强的表型与功能可塑性。古新世全球气候波动,华南地区干湿气候交替更迭、耐旱植物类群逐步增多,持续的环境筛选压力,保留了适应性强、分化速度快的哺乳动物类群(图2),形成“性状灵活、广谱适应”的演化优势,驱动本土类群持续分异。
学界提出“亚洲伊甸园(East of Eden)”生物地理假说,认为灵长目、啮齿目、兔形目、奇蹄目等过半现生哺乳动物目一级起源于亚洲。本研究为该假说提供坚实化石定量证据:华南古新世特有哺乳动物早期拥有宽泛的体型区间,后期逐步完善咀嚼适应功能,极强的表型可塑性使其成为现生有胎盘哺乳动物演化的关键奠基类群。
本研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所及美国加州大学和路易斯安那州立大学的研究团队共同完成,相关研究成果以“Brawn before bite in endemic Asian eutherian mammals after the end-Cretaceous extinction” 为题发表于国际期刊《eLife》上。该研究受到国家重点研发计划(2024YFF0807603)资助。
论文链接:https://doi.org/10.7554/eLife.108917.4

图1. K-Pg界线后10Ma间古温度与哺乳动物牙齿性状的演变

图2. 南雄盆地哺乳动物牙齿形态特征演变与古环境变化之间的关联