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          科學(xué)家講述“鼴鼠的故事”——童話里總是騙人的!
          2022-01-28 | 作者:何鍇、陳中正、蔣學(xué)龍 | 來源:獸類生態(tài)與進(jìn)化 | 【小  大】【打印】【關(guān)閉】
              很多80后的童年記憶中都有一部經(jīng)典動(dòng)畫片——《鼴鼠的故事》,這部由捷克畫家茲德涅克·米勒創(chuàng)作的作品一度風(fēng)靡世界。動(dòng)畫片中的主角“鼴鼠先生”家住地洞,有著圓溜溜的大眼睛,還能撒開丫子奔跑。這樣的造型十分討喜,也深入人心,但除了黑色的毛發(fā)和紅鼻尖之外,鼴鼠先生與現(xiàn)實(shí)中的鼴科動(dòng)物(Talpidae)外形相去甚遠(yuǎn)。就以米勒先生的祖國捷克常見的歐洲鼴(Talpa europaea)為例,由于長期適應(yīng)地下生活,它的眼睛退化得跟小米粒差不多大小,前足化成鏟狀,后肢退化,因此鼴早已失去了奔跑的能力。
            
          左圖為捷克畫家茲德涅克·米勒創(chuàng)作的鼴鼠形象,右圖為捷克的歐洲鼴(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
            在歐洲、北美和日本,鼴都是常見的動(dòng)物,它們經(jīng)常會(huì)侵入農(nóng)田和庭院,在地面留下隧道一樣的拱起。在寒冬來臨之際,它們?yōu)榱藢⑺淼劳诘酶睿瑫?huì)將大量的土推出地面,形成“鼴丘”,因此常有“地龍”的別稱。由于鼴鼠鉆洞的習(xí)性,在很多地方被農(nóng)民伯伯深惡痛絕。
            
            左圖為鼴鼠所打的通道在地表留下的痕跡,右圖為鼴丘(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
              解剖學(xué)家被它的構(gòu)造驚呆了!
            鼴類像挖掘機(jī)一樣極高的打洞效率很早就引起了科學(xué)家們的注意。早在1886年,英國科學(xué)家Freeman Austin就解剖了歐洲鼴,他發(fā)現(xiàn)鼴的上肢對(duì)應(yīng)于人類肱骨的部位是扁圓形。在論文中他十分疑惑地寫到:“這難道是鼴的肱骨?” Freeman其實(shí)并沒有錯(cuò),為了減小挖土的阻力,鼴鼠的肱骨、肩胛骨等解剖學(xué)構(gòu)造已經(jīng)發(fā)生顯著改變。骨骼的極端特化顯然不是一蹴而成的,而是在數(shù)以千萬年的演化過程中逐漸形成的。  
            
            左圖為人類肱骨的示意圖,右圖為鼴類的肱骨
              它們的祖先也許萌萌噠!
            鼴是哺乳動(dòng)物中非常古老的一個(gè)類群,演化歷史超過了七千萬年,可追溯到白堊紀(jì)的恐龍時(shí)代。加上近期剛在我國發(fā)現(xiàn)的墨脫鼴(Alpiscaptulus medogensis),全世界共記錄 55 種現(xiàn)生鼴科動(dòng)物。其中現(xiàn)存最原始的是鼩形鼴屬(Uropsilus),這個(gè)類群是鼩型鼴亞科(Uropsilinae)唯一的現(xiàn)生屬,最古老的化石出現(xiàn)在歐洲,但現(xiàn)生物種主要分布于中國西南山地,是典型的孑遺類群。它們個(gè)體保留了很多祖先的原始特征,比如很長的尾巴、完整的外耳,短小的前肢和沒有特化的爪。
            
            重慶金佛山的長吻鼩鼴(何鍇、萬韜 攝)
              盡管物種數(shù)不多,但是鼴類的生態(tài)型卻十分豐富,除了地上爬的鼩形鼴和地下打洞的“真鼴”,還有適應(yīng)半地下生活的鼩鼴、外形酷似水獺的水鼴、以及同時(shí)發(fā)展出打洞和游泳兩種技能的星鼻鼴。鼴類不同生態(tài)型的演化路徑一直都是進(jìn)化生物學(xué)關(guān)注但卻懸而未決的問題。
            
            鼴科動(dòng)物不同生態(tài)型,箭頭方向表示不同的演化假說
              現(xiàn)代分類學(xué)之父也在鼴科分類中栽了跟頭
            傳統(tǒng)分類和系統(tǒng)學(xué)主要基于形態(tài)學(xué)特征,但是鼴類外形極端特化,讓早年的分類學(xué)家十分頭疼。卡爾·林奈(Carl Linnaeus)是18世紀(jì)最著名的動(dòng)、植物學(xué)家,由于創(chuàng)立了雙名法,也被尊稱為“現(xiàn)代分類學(xué)之父”。林奈在1758年一口氣命名了4個(gè)鼴科物種,其中三個(gè)都被后人糾正。其中之一是歐洲水鼴(Desmana moschata),它跟歐洲鼴長得一點(diǎn)都不像,身軀肥大、尾巴扁平,后足長蹼,善于潛水,林奈將它歸入了嚙齒目的河貍屬(Castor)。直到1777年,這個(gè)屬名才被改寫。
            
          俄羅斯的水鼴(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
            同年,林奈還命名了來自北美的美洲鼴(Scalopus aquaticus)和星鼻鼴(Condylura cristata)。林奈將這兩個(gè)物種都?xì)w入了歐洲常見的鼩鼱屬(Sorex)。這兩個(gè)鼴科物種直到于1803年和1811年才分別擁有了自己的屬名。這告訴我們,科學(xué)沒有絕對(duì)權(quán)威,科學(xué)研究也是不斷犯錯(cuò)、糾正的過程。 
            
            左圖為美洲鼴、右圖為星鼻鼴(鼻子特化為22條觸須, Ken Catania 攝)
              跨越山和大海的北美來客
            由于四肢短小且多數(shù)在地下生活,鼴類留給人一種很難進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷徙的錯(cuò)覺。1911年歐菲爾德·托馬斯將一種來自甘肅的鼴類命名為甘肅鼴(Scapanulus oweni),奇怪的是它的牙齒排列只在北美的美洲鼴族(Scalopini)中存在。一百多年后,中國科學(xué)家證實(shí)了甘肅鼴確實(shí)是美洲鼴族的成員,形成典型的間斷分布。有趣的是,當(dāng)研究人員將不同來源的證據(jù)像拼圖游戲一樣重新整合后發(fā)現(xiàn)美洲鼴族的祖先,先后至少三次“走出北美”,其中至少兩次通過“白令海峽”進(jìn)入我國。更令人驚奇的是,2021年我們?cè)谖鞑啬摪l(fā)現(xiàn)了甘肅鼴的近親,并將其命名為墨脫鼴。這是歐亞大陸第二個(gè)美洲鼴族的現(xiàn)生物種,在墨脫這片與世隔絕的世外桃源中,隱姓埋名了一千多萬年。
            
            新發(fā)現(xiàn)的墨脫鼴(程斌/IBE 攝)
              未聞鼴名
            中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所蔣學(xué)龍團(tuán)隊(duì),長期從事哺乳動(dòng)物分類與進(jìn)化相關(guān)研究。團(tuán)隊(duì)很早就發(fā)現(xiàn)鼴科物種多樣性被低估,存在很多未知的新種或隱存種(后者是指外形相似,但DNA組成差異巨大的類群)。經(jīng)過多年研究蔣老師團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)對(duì)于外表樸實(shí)無華的鼴鼠寶寶,“隱存種”十分普遍,除上述的墨脫鼴之外,還重新確認(rèn)了雪山鼩鼴(Uropsilus nivatus)和黑臀鼩鼴(Uropsilus atronates)為有效種地位,并發(fā)現(xiàn)中國很多鼴類中都存在隱存種。
            
            鼴科系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系示意圖
              未完待續(xù)
            雖然全世界55種鼴科動(dòng)物中有20種生活在中國,但其中僅三種是中國學(xué)者參與發(fā)現(xiàn)的,對(duì)于本土物種多樣性資源的發(fā)掘,我們?nèi)孕枧Α4送猓B類這個(gè)長期被忽視和遺忘的類群還存在很多有待研究的科學(xué)問題,例如鼴類球蛋白基因家族是如何進(jìn)化以適應(yīng)地下和水中的低氧環(huán)境,以及觸覺中樞神經(jīng)系統(tǒng)是如何發(fā)展最終占據(jù)50%的腦區(qū)等,作為大自然中數(shù)千萬年演化的結(jié)晶,鼴類還有太多未知的秘密有待我們發(fā)掘。
            鼴科分類和系統(tǒng)演化研究得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察(2019QZKK0501)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFC0505200)和中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計(jì)劃(XDA20050202)和中國國家自然科學(xué)基金青年基金(31301869,31900318)等項(xiàng)目的資助。
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