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鯨魚、海豚和鼠海豚是開闊海洋的統治者。但情況並非總是如此。大約五千萬年前,它們的祖先是陸地野獸,幾乎不比狗更適應水生生活。鯨目動物何時進化出下水所需的特徵?過去二十年發現的化石記錄了它們許多骨骼向適海性的轉變的出現。現在,研究人員已經確定了這些生物何時獲得了另一個關鍵特徵——一個平衡器官(部分由內耳所謂的半規管形成),以適應它們活躍的水生生活方式。今天在《自然》雜誌上詳細介紹的這些發現表明,這種轉變比之前認為的要快。
半規管系統感知頭部運動,並幫助協調身體在運動過程中的姿勢。事實證明,與陸地哺乳動物相比,現存鯨目動物的半規管相對身體大小而言小了三倍。倫敦大學學院的弗雷德·斯普爾、東北俄亥俄大學醫學院的漢斯·特維森及其同事表示,運河的小尺寸可能降低了它們對動物雜技游泳的敏感性,從而防止眩暈。為了弄清楚鯨目動物的運河何時達到如此小的尺寸,該團隊使用計算機斷層掃描檢查了化石鯨魚的內耳。它確定,現存鯨目動物特有的小半規管在第一批鯨魚行走在地球上僅僅五百萬年後就進化出來了。[在上圖中,從左到右,顯示了早期陸地鯨魚、早期海洋鯨魚和現代鯨魚的內耳。]
這種早期的、突然的變化與顱後骨骼中看到的逐漸變形形成鮮明對比,顱後骨骼在運河縮小後繼續塑形了大約八百萬年。然而,一旦運河變小,它們就會“與陸地能力不相容”,作者斷言。因此,儘管鯨目動物保留了發育良好的腿數百萬年,這之前似乎表明它們經歷了漫長的兩棲進化階段,但一旦這種高度專業化的運河系統進化出來,除了沿著海灘謹慎爬行之外的陸地運動是不可能的。事實上,研究人員得出結論,這種感官變化標誌著早期鯨目動物進化中的一個“關鍵的‘不歸路’事件,導致它們完全獨立於陸地生活。”