圖片：版權所有科學 / JOHN KLAUSMEYER 繪畫 巴基斯坦龍王鯨，一種新發現的古代鯨魚物種，在此被重建。這種野獸在巴基斯坦 4700 萬年前的地層中被發現，擁有發達的四肢，使其能夠在陸地上像海獅一樣運動。 |
無毛、無腿且侷限於海洋，鯨魚似乎不太可能是哺乳動物。但數百萬年的進化可以產生令人驚訝的結果。就鯨魚及其鯨類親屬而言，它導致了已知的最引人注目的轉變之一，將陸生哺乳動物變成了完全水生的哺乳動物。因此，鯨魚的起源長期以來一直吸引著學者。
化石記錄記載了鯨魚從陸地到水的大部分過渡。然而，確定哪個哺乳動物類群產生了這些龐然大物已被證明是困難的。科學家們一致認為，鯨魚實際上是高度特化的有蹄類動物，或有蹄哺乳動物。問題一直是，它們與哪些有蹄類動物的親緣關係最近？傳統上，古生物學家認為鯨魚起源於已滅絕的類似鬣狗的生物，稱為中爪獸，這是基於這兩個類群之間牙齒的相似性。但近年來，分子生物學家提出了不同的假設——基於活體動物的 DNA——聲稱鯨魚的祖先實際上是偶蹄類動物——一個現存成員包括河馬、豬、駱駝和反芻動物的類群。此外，幾項分子研究得出結論，鯨魚與河馬擁有共同的偶蹄類祖先，因此與這些動物的親緣關係比與任何其他現存偶蹄類動物或中爪獸都更近。
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現在，在巴基斯坦新發現的化石可能解決了一些困惑。根據兩個研究團隊的說法，古代鯨魚遺骸揭示了偶蹄類祖先的明顯跡象。然而，這些化石如何影響擬議的鯨魚-河馬聯絡尚不清楚。這些發現發表在 9 月 20 日的《自然》雜誌和 9 月 21 日的《科學》雜誌上。
在過去的十年中，古生物學家發掘出了許多引人注目的兩棲鯨魚化石——例如外形奇特的陸行鯨，它可以在陸地和海洋之間自由移動，依靠發達的四肢——以及完全水生的鯨魚化石。《科學》報告中描述的遺骸大大增加了這方面的知識，首次揭示了完全陸生的鯨魚。
美國東北俄亥俄大學醫學院的 J.G.M. 提維森和他的同事在巴基斯坦旁遮普邦卡拉奇塔山的 5000 萬年前的地層中發現了這些化石。這些遺骸包括幾個頭骨、吻部碎片和一些顱後骨骼，代表了兩種原始鯨魚，即巴基鯨科動物：狼大小的阿托克巴基鯨和狐狸大小的細小伊西鯨。該團隊報告稱，對頭骨和運動骨骼的詳細分析揭示了陸生哺乳動物的特徵適應性。事實上，許多特徵，如細長的四肢骨骼，表明巴基鯨科動物是為了奔跑而生的。
圖片：由美國東北俄亥俄大學醫學院提供 來自巴基斯坦旁遮普邦的5000 萬年前的化石揭示了首批已知的完全陸生的鯨魚。來自狼大小的阿托克巴基鯨（左）和狐狸大小的細小伊西鯨（右）的踝骨表明鯨魚是從偶蹄類動物進化而來的，而不是中爪獸。 |
提維森團隊的發現提供的最重要資訊在於儲存完好的踝骨，特別是所謂的距骨。古生物學家長期以來一直懷疑，這樣的化石將解決關於鯨魚起源的爭論。偶蹄類動物的特徵是其踝關節的某些特徵，這些特徵使其能夠實現奔跑所需的靈活性。因此，如果鯨魚是從偶蹄類動物而不是中爪獸進化而來的，那麼最早的鯨魚應該表現出類似偶蹄類動物的踝關節。提維森幾年前發現了一些孤立的化石鯨魚距骨，但這些骨骼是碎片狀的，並顯示出鯨魚和偶蹄類動物特徵的令人費解的組合。相比之下，新的化石與偶蹄類動物的距骨非常相似。
巴黎自然歷史博物館的克里斯蒂安·德·米佐在為《科學》報告撰寫的評論中寫道：“形態學證據首次表明，偶蹄類動物是鯨類動物最親近的親戚。”他總結道，“新的化石極好地記錄了現代鯨魚與其陸地祖先之間的聯絡，應該像其他著名的‘中間物’一樣，例如最原始的鳥類始祖鳥和早期人科動物南方古猿。”
《自然》報告中描述的標本也包括踝關節遺骸。密歇根大學古生物學家菲利普·D·金格里奇和他的同事在巴基斯坦俾路支省 4700 萬年前的岩石中發現了兩種新的化石鯨魚的部分骨骼，克拉維斯始祖鯨和巴基斯坦龍王鯨。該團隊報告稱，它們都具有帶有偶蹄類動物診斷特徵的踝骨。對於之前擁護鯨魚從中爪獸進化而來的觀點的金格里奇來說，這些發現的重要性花了一段時間才讓他領悟。但在仔細考慮之後，他最終得出結論，鯨魚是從偶蹄類動物進化而來的。“現在我承認，河馬可能是偶蹄類動物的一個旁支，它們可能比任何其他現存動物都更接近鯨魚，”他評論道。
金格里奇指出：“在過去的幾年裡，有 15 到 20 項 DNA 研究出來支援這種偶蹄類動物的聯絡。”“這些研究並沒有被認真對待，但這一發現表明它們需要被認真對待。如果研究做得好，那麼動物今天攜帶在體內的 DNA 可以比我們想象的更好地描繪過去。”他進一步斷言，儘管分子技術永遠不會取代古生物學，“但它們會對其進行補充和擴充套件，從而擴充套件我們可以勝任推斷的內容。”
圖片：JOHN KLAUSMEYER 步行鯨魚，納坦斯陸行鯨，可以在陸地和海洋之間自由移動。這種原始鯨魚大約有海象那麼大，棲息在沿海環境中。 |
金格里奇的新化石也為了解這些野獸是如何活動的提供了見解。與巴基鯨和伊西鯨不同，龍王鯨和始祖鯨似乎在水中度過了相當多的時間。“很明顯，這些動物可以像今天海獅那樣，從水中搭便車進出，”他觀察到。“但它們比我意識到的更水生。”在水中，鯨魚發達的四肢可能充當槳。
儘管所有新的化石都指向偶蹄類動物是鯨魚的祖先，但鯨類動物在家譜中相對於河馬的位置仍然存在爭議。雖然金格里奇的團隊認為鯨魚-河馬聯絡是一種可能性，但提維森和他的同事進行的分析表明，鯨類動物與一個偶蹄類動物類群（例如河馬）的親緣關係並不比另一個類群更近。
解決這個問題需要進一步的工作。“另外兩個對我們理解鯨魚和偶蹄類動物之間關係至關重要的進化過渡需要闡明：河馬的確切祖先和偶蹄類動物本身的起源，”約翰霍普金斯大學的肯尼斯·D·羅斯在為《科學》報告撰寫的展望文章中評論道。“答案似乎很可能只能從改進的化石記錄中獲得——也許來自同一個地區，該地區已經出土了化石，表明鯨魚是從偶蹄類動物進化而來的。”