錢亞民
20年前,美國密西根大學(xué)的研究生布拉奇和他的導(dǎo)師金杰瑞將一個含有化石的巨大石灰?guī)r,從懷俄明大角盆地帶回密西根大學(xué)博物館。
被包裹在石灰?guī)r中的這塊化石會是什么呢?布拉奇仔細(xì)打量著:化石的縫隙被沙石塞滿了,得用硫酸將沙石去掉。
工作在一天天地推進(jìn)。“這會是個頭骨嗎?”有一天,金杰瑞這樣問布拉奇,而布拉奇一臉茫然。要知道,發(fā)現(xiàn)哺乳動物頭骨化石的機(jī)會是多么地稀少。想想吧,那可是6600萬年前,在恐龍滅絕后,石灰?guī)r形成時期的化石。
然而,幾天后,一塊頭骨形狀的化石漸漸凸顯出來了,令布拉奇欣喜不已。而經(jīng)驗豐富的金杰瑞幾乎立即就意識到,這塊化石中記錄的事件非同一般。
伸出你的手,看看上面的指節(jié)和平整的指甲,然后再對比動物的爪子。你會發(fā)現(xiàn),不同于動物的爪子,你的手簡直就是為抓握東西而進(jìn)化出來的。
除了手,與其他哺乳動物相比,我們還有前視的眼睛。事實上,所有的靈長類都擁有這兩個特征。那么,是什么促使靈長類的祖先們首先進(jìn)化出這兩個特征,從而為我們?nèi)祟惖倪M(jìn)化鋪平了道路呢?
追溯起來,我們粗略知道,靈長類進(jìn)化的第一步大約出現(xiàn)在6000萬年前。當(dāng)時,所有靈長類動物的祖先應(yīng)該是一種小型的夜行性動物。它們來到了樹下。那么,它們的后代是怎樣進(jìn)化出了具有手指的前肢和前視的眼睛?
答案似乎顯而易見:當(dāng)它們來到樹下時,為了適應(yīng)樹棲生活,需要有可以抓握的手去攀爬樹枝,還需要有可以前視的眼睛去判斷距離。但是,人類學(xué)家卡特米爾早在1970年就指出,事實并非如此簡單,因為其他很多哺乳動物雖然并沒有進(jìn)化出這些特征,但它們也都能適應(yīng)樹棲生活,并存活了下來。例如,松鼠只有爪子(而不是手)和朝兩邊看的眼睛,但它們?nèi)匀荒莒`巧地跳躍在樹枝間??磥?,靈長類動物的眼睛和手并非僅是為樹棲而進(jìn)化出來的。
另外的一個可能的答案是:為了捕捉昆蟲。在現(xiàn)有的樹棲動物中,抓握的雙手和腳以及前視的眼睛也常常出現(xiàn)在那些在幼枝上覓食的動物身上(幼枝太細(xì),不容易讓爪子抓?。?。前視的眼睛則常見于掠食動物,比如貓和鷹,它們依靠視線捕捉食物。不過,靈長類動物更特別,它們雙眼視線的重疊更有利于判斷距離遠(yuǎn)近,比如它們的獵物——昆蟲是否在它們手臂夠得著的距離內(nèi),或者某根樹枝是否在一躍之內(nèi)的范圍?;蛟S正是為了捕捉樹枝頂端的昆蟲,我們的靈長類祖先進(jìn)化出了可以抓握的手和前視的眼睛。
不過,從布拉奇他們發(fā)現(xiàn)的這個靈長類動物的牙齒化石來看,昆蟲并非它唯一的食物——它平而圓的臼齒看上去更適于碾磨水果和植物,而不是捕食昆蟲。再說,如果靈長類的祖先已適應(yīng)吃昆蟲,那它們?yōu)槭裁礇]有留下大量吃昆蟲的后代呢?事實上,大多數(shù)靈長類都是昆蟲與植物兼食的雜食性動物。雖然確實存在少數(shù)專門吃昆蟲的靈長類,比如跗猴,但它們更趨向于利用聲音而非視覺去捕捉獵物。
如果不是為了捕捉昆蟲,那么,靈長類進(jìn)化出獨特的手和眼睛又是為什么呢?
研究靈長類進(jìn)化的蘇斯曼在馬達(dá)加斯加的研究發(fā)現(xiàn),馬達(dá)加斯加現(xiàn)代狐猴經(jīng)常以花蜜豐富的花朵為食。他認(rèn)為,靈長類的進(jìn)化與開花植物的進(jìn)化相關(guān)聯(lián)。
看看吧,在森林中,樹枝頂端新長出大量的樹葉、花蕊、花朵和果實,它們和其中生活著的昆蟲一起構(gòu)成了一個全新的食物生態(tài)鏈。初期的開花植物,也即被子植物,是少部分由昆蟲授粉后形成的灌木,它們出現(xiàn)在1.35億年前。當(dāng)?shù)谝粋€真正的靈長類出現(xiàn)時,開花植物已經(jīng)進(jìn)化出了很多科,覆蓋了當(dāng)時世界上的森林。森林樹枝頂端的食物生態(tài)鏈召喚強有力的主角到來,比如靈長類、蝙蝠和鳥類。于是,這些動物快速進(jìn)化。
與此同時,開花植物也在進(jìn)化,它們進(jìn)化出更大、更鮮美的果實,吸引來像靈長類這樣的動物;而作為回報,這些動物頻繁地為植物傳授花粉——它們吞食植物果實后,將種子四處播撒。就這樣,靈長類動物進(jìn)化出了可以抓握的手指和腳趾,這些手指和腳趾上敏感的肉墊能幫助它們再柔軟細(xì)嫩的樹枝間移動并靈巧地采摘果實。被子植物的這種進(jìn)化假說不僅解答了為什么靈長類動物進(jìn)化出了關(guān)鍵的特征,而且還解答了靈長類動物起源的時間。
另一個有說服力的證據(jù)來自2012年西班牙科學(xué)家葛美和維度對上百個現(xiàn)生及消失的靈長類的比較研究。在關(guān)于靈長類的食性和生態(tài)學(xué)方面的比較中,他們發(fā)現(xiàn),幫助開花植物是靈長類動物成功的秘籍,特別是靈長類的食物方式:它們吃植物果實,然后將植物的種子四處播撒,使得這些植物非但沒有滅絕,反而大量繁殖,甚至衍生出了新種。葛美認(rèn)為,采食開花植物也導(dǎo)致了食主——靈長類動物的進(jìn)化和物種分化。
究竟是昆蟲還是花朵驅(qū)使早期靈長類發(fā)生了進(jìn)化?在學(xué)術(shù)界,兩種理論各執(zhí)一詞,旗鼓相當(dāng)。后者讓人感覺相當(dāng)完美,但前者也令人無懈可擊。
這就需要進(jìn)一步找出強有力的證據(jù)。然而,鮮有證據(jù)能經(jīng)受住所有的質(zhì)疑。現(xiàn)有的靈長類化石所記錄的都是5500萬年前的靈長類,它們的體型大小不一,有的小似老鼠,有的大如家貓,更像現(xiàn)代的懶猴或狐猴。它們都以昆蟲和果實為食。但是,關(guān)鍵的是,它們都已經(jīng)具有靈長類的特征,比如前視的眼睛、靈巧的有指甲的手指和抓握的手。這意味著這些關(guān)鍵特征是在很早的時候就進(jìn)化出來了,也許出現(xiàn)在從6600萬年前恐龍讓位到5500萬年前第一個靈長類出現(xiàn)之間。不幸的是,這個時期的化石記錄主要是下頜骨和牙齒,而且多數(shù)支離破碎,模糊不清。
正因此,當(dāng)金杰瑞讓布拉奇從5600萬年前的石灰石里尋找一個頭骨時,他確實希望找到靈長類記錄中重要的一個“缺失環(huán)節(jié)”:某個結(jié)合了原始和現(xiàn)代靈長類特征的化石標(biāo)本。慶幸的是,布拉奇發(fā)現(xiàn)的頭骨標(biāo)本正是這樣一個標(biāo)本。
竊果猴是一種遠(yuǎn)古樹棲動物,拖著一根長尾巴,與老鼠差不多大小。竊果猴長有呈鋸齒狀的巨大前臼齒,看來主要用于鋸開富含纖維的果實和堅果。不過,它們也吃昆蟲。雖然它的兩只眼睛仍往兩邊看,但它已經(jīng)長有能夠抓握樹枝的“手”和“腳”,而且除了大腳趾上有指甲,其他“手腳”上仍然是爪子。很明顯,竊果猴能夠像松鼠一樣在大樹枝上自如地上躥下跳。
根據(jù)竊果猴化石,有靈長類學(xué)家指出,我們的靈長類祖先因為需要在細(xì)枝上攀爬,尋找果實、花朵和昆蟲,首先進(jìn)化出了用于攀爬的“手”和“腳”。接著,為了尋找更多昆蟲,它們又進(jìn)化出了能聚焦的眼睛。
但也有科學(xué)家提出,所有動物包括掠食者,發(fā)生眼睛前視進(jìn)化是為了幫助動物看清周圍到處是枝葉的環(huán)境。我們的靈長類祖先也是這樣——前視的眼睛使它們能夠用X光般的視覺將自己生活其中的森林看得更加清楚。
我們來做個小實驗:在你眼前豎起一根手指,然后看看手指后面是什么。當(dāng)你的兩只眼睛同時睜開時,你可以很好地看到手指后面的景象;當(dāng)你閉上一只眼睛,用另一只眼睛看時,手指背后的部分景象就消失了。所以,我們的眼睛提供了相當(dāng)于X光線的透視的視覺。不過,這種X光的視覺只適用于看清窄于兩眼之間距離的物體。而一些大型動物由于兩眼之間距離較大,所以能看到樹枝和樹葉后的景象。當(dāng)它們生活在充滿枝葉的環(huán)境中,如果兩只眼睛都朝前的話,它們就能看到周圍的世界。增大的視線范圍能更好地補償往后看的功能。小型動物比如老鼠,因為大多數(shù)樹葉比它們兩眼之間的距離寬,它們不能從前視中獲益,所以它們的雙眼位于頭的兩邊更好。
如果這種理論是正確的,那么,動物視線重疊的程度主要取決于兩點:它們的體形大小和它們是否生活在充滿樹葉的環(huán)境中。對319種不同動物的研究表明,生活在森林中的動物的體形和視覺重疊之間互相聯(lián)系,但在規(guī)整的環(huán)境中并非如此。所以,一旦靈長類動物被帶到樹林里,一個相對較大的靈長類祖先會進(jìn)化出前視的眼睛,以便在森林的樹冠中看得更清楚。
這就支持了靈長類進(jìn)化出前視的眼睛是用于采摘花朵的觀點,而將捕捉昆蟲這一假說排除在外。
不過,也有專家認(rèn)為竊果猴與靈長類毫不相干,或許兩者僅是相當(dāng)遠(yuǎn)的遠(yuǎn)親。他們說,如果你讓這種化石動物披上皮毛繞著動物園跑,沒人會認(rèn)為它像靈長類。而包括布拉奇和蘇斯曼在內(nèi)的很多靈長類學(xué)家則認(rèn)為,竊果猴屬于近兔猴目,相當(dāng)于早期靈長類的“堂兄”,竊果猴與靈長類的關(guān)系很近是理所當(dāng)然的。
究竟孰對孰錯?解決難題的唯一辦法是找出那個關(guān)鍵時期的更多化石證據(jù)?;占邆?nèi)栽趯ふ?。毋庸置疑,證據(jù)就在化石中,關(guān)鍵是我們能否找到。當(dāng)你讀到這篇文章時,也許另一個研究生正在修理一塊包含著那關(guān)鍵的“缺失環(huán)節(jié)”的巖石;當(dāng)你下次看到一朵鮮花時,一定記住那含苞待放的花朵,也許化石會告訴你:我們是花朵的孩子。