科學家們一直認為，大約三百萬年前，世界發生了永久性的改變。那時，巴拿馬地峽從周圍的水域中掙脫出來，乾燥的陸地首次連線了北美洲和南美洲。新的陸橋使動植物可以在兩個大陸之間自由遷徙，並在新的世界中定居。它還改變了洋流，並開啟了冰河時代。
現在，這個教科書般的日期正受到挑戰。安第斯大學（位於波哥大）的地質學家卡米洛·蒙特斯認為，南北連線發生在約1500萬年前，甚至更早，而不是區區三百萬年前。在過去四年的一系列研究中，蒙特斯和一小群但聲音洪亮的進化生物學家和地質學家提出，這個更古老的日期主要基於近期拓寬巴拿馬運河期間出土的岩石和化石的年代。“支援這個新日期的工作非常出色。這簡直是一個天衣無縫的故事，”科羅拉多大學博爾德分校的地質學家彼得·莫爾納說。
更古老的年代在科學上具有劃時代的意義。如果大約三百萬年前的冰河時代不是由地峽引發的，那就意味著另一個未知的因素在決定這種劇烈的自然氣候變化中發揮了重要作用。這也使得更難解釋為什麼美洲一些最具魅力的物種——如羊駝和美洲駝等類駱駝動物、可愛的樹懶和已滅絕的巨型恐鳥——直到大約三百萬年前才在大陸之間遷徙。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
由於其影響，蒙特斯預計會受到抵制。然而，他所得到的是一場激烈的科學之戰。巴拿馬史密森尼熱帶研究所的古生物學家、先前公認日期的捍衛者——他為之進行了大量研究——安東尼·科茨嘲笑1500萬年前連線的想法，稱該分析“草率”和“馬虎”。他和另外30位科學家的團隊在2016年發表於科學進展雜誌上的一篇論文中，向這位後起之秀的研究人員發起了挑戰，認為他們只有少量資料來支援他們的新理論。蒙特斯則表示，科茨尚未修補新結果在舊模型中開啟的漏洞。
以下是科學家們達成共識的內容：當被稱為岡瓦納大陸的巨大南部陸地在大約1.8億年前分裂時，搭載南美洲的地殼板塊開始了從現代非洲到目前位置的漫長漂移。五千萬年前，中美洲和南美洲被數百英里的距離和深達兩公里的海域分隔開來。這個深邃的中美洲海道 (CAS) 不僅在北美洲和南美洲大陸之間，而且在它們之間的物種之間也劃出了一條鮮明的界線。到1500萬至2000萬年前，中美洲海道變得淺得多，但仍然將陸地分隔開來。科茨在1960年代和70年代收集的地質和化石資料表明，直到大約今天前三百萬年，巴拿馬才完全彌合了這一差距。
2008年，隨著一條更新、更深的運河正在建設中，以便讓更大的貨輪透過，蒙特斯從巴拿馬運河管理局獲得了100萬美元的研究資助。蒙特斯希望使用磁性和化學分析來改進該地區岩石的年代測定，以便為化石提供更精確的年代。他完全期望這些日期會收斂到地峽閉合的公認年代附近——但事實並非如此。相反，他發現這些岩石的年齡為1000萬至1500萬年。
蒙特斯對這種差異感到困惑，轉而求助於一種稱為鋯石的晶體來解決這個問題。鋯石在形成時，通常會在其核心捕獲並儲存少量放射性鈾。這種鈾以穩定的速度衰變，就像時鐘的滴答聲一樣，使其非常適合對古老的岩石進行年代測定。蒙特斯使用來自聖布拉斯山脈（沿巴拿馬東北海岸延伸至哥倫比亞）的樣本表明，這個火山山脈大約在7000萬年前開始形成，並且不遲於大約1000萬年前幫助封閉了地峽。在2012年美國地質學會上，他展示了他的初步發現，即地峽的形成比之前認為的更古老、更復雜。
新的化石資料為蒙特斯的假設提供了更多支援。瑞典哥德堡大學的進化生物學家克里斯汀·培根和史密森尼熱帶研究所的卡洛斯·哈拉米洛分析了在北美洲和南美洲發現的3,589個物種的進化樹，這些物種都穿過了地峽。資料發表於2015年5月的美國國家科學院院刊，表明在地峽上發生了幾次大規模遷徙，其中包括一次遠至2300萬年前的遷徙。對於培根來說，物種從北向南遷徙有助於南美洲巨大的生物多樣性，如果生物體開始遷徙的時間早於預期，那麼這種生物多樣性的出現和進化可能比之前認為的要長得多。
科茨不相信蒙特斯的鋯石資料足以改寫歷史。他說，培根的化石資料也不足以改寫歷史。物種一直在穿越開闊的海洋。夏威夷和加勒比海的島嶼就是這樣有人居住的。即使早期有少量的遷徙，科茨的化石資料也表明，像樹懶和美洲駝祖先這樣的大型哺乳動物直到大約三百萬年前才開始大規模穿越地峽。為了反駁蒙特斯和培根，科茨指出了海洋化石，這些化石表明，直到大約三百萬年前，在東太平洋和加勒比海都可以找到相同的微小生物，例如有孔蟲（微小的單細胞有殼生物）。這表明直到那個日期，仍然存在一片開闊的海洋，允許有孔蟲暢通無阻地透過。“大量的植物和動物可以穿越開闊的海洋，但海洋生物不能直接步行穿過陸地，”科茨說。
科茨和其他一些地質學家認為，現在的現代巴拿馬可能在早期就開始露出水面，但它仍然是一系列島嶼，直到大約三百萬年前，地峽最終閉合。科茨將這個過程與印度尼西亞目前正在發生的事情進行比較。澳大利亞板塊目前與歐亞板塊相鄰，但這兩個陸地並不總是如此接近，顯然將動物物種分隔開來。地殼板塊仍在移動，科學家預測，點綴在印度尼西亞部分地區的島嶼最終將形成一片乾燥的陸地，就像幾百萬年前的巴拿馬地峽一樣。科茨和其他35位作者在他們於2016年8月科學進展反駁蒙特斯及其同事工作的文章中引用了印度尼西亞模型。
安第斯大學的生物學家安德魯·克勞福德說，蒙特斯模型確實留下了一些懸而未決的問題，儘管他說他“傾向於”更古老的日期。克勞福德在2016年《地質學》研究中提出了一個假設，該研究由培根共同撰寫，可以解釋早期地峽和許多動物的遲到。在冰河時代之前，現在的中美洲叢林可能曾經是更加乾燥的熱帶草原，這可能會妨礙大型動物的遷徙，因為它們無法適應乾燥的環境並找到合適的食物。“青蛙可以在身體上爬山，但由於雨水和寒冷等環境障礙，它們不會這樣做，”克勞福德說，他認為環境障礙可能妨礙了物種交流。
然後是三百萬年前冰河時代的謎團。研究人員普遍認為，中美洲海道的閉合改變了洋流，從而改變了天氣模式，將潮溼的熱帶空氣透過墨西哥灣暖流帶到北極。這些空氣在寒冷的北部緯度地區釋放水分，成為最終覆蓋北半球大部分地區的大片冰蓋的基礎。但是，如果中美洲和南美洲之間的海道在冰河時代開始前數百萬年就被封鎖了——正如蒙特斯所認為的那樣——科學家們必須找到另一個觸發因素。莫爾納說，地質學家和海洋學家已經提出了各種假設，儘管沒有一個被認為是最終的解釋。
“我們不應該爭論不休，而應該出去收集更多資料，”培根說。她研究的大陸最終確實合併成了一個統一的整體，但地峽的科學理解是否會取得同樣的結果，或者何時取得同樣的結果，只能由人猜測了。