鳥類算是爬蟲類嗎?探索生命演化樹上的驚人關聯
你是否曾經好奇,鳥類究竟算不算爬蟲類呢?要知道,爬蟲類的演化譜系比你想像中更為多元且豐富。只要看過公雞在農場裡昂首闊步的人,或許都會同意,鳥類身上確實有著濃濃的恐龍氣息。其實鳥類就是恐龍,這或許並不令人太意外。但從分類學的角度來看,這就引出了一個問題:既然恐龍屬於爬蟲類,那這是否意味著鳥類也算是爬蟲類呢?
蘇格蘭國家博物館的演化生物學家兼鳥類高階館長馬丁・斯特凡德(Martin Stervander)向《生活科學》表示:「我認為任何一位現代生物學家都會,或者說都應該認為鳥類是爬蟲類。」
然而,事情並非一直如此。在20世紀40年代之前,生物學家依靠一種稱為林奈分類法的系統,對地球上的所有生物進行分類。這個方法是由卡爾・林奈在18世紀30年代提出的,它是根據動物相似的外形特徵進行分類。林奈認為,所有爬蟲類都有兩個主要特徵:身上有鱗片,而且是變溫動物,也就是俗稱的「冷血動物」,這意味著它們必須依靠外界的熱源來調節體溫。
華盛頓特區史密森尼國家自然歷史博物館脊椎動物學部的博士後研究員克拉拉・威德里希(Klara Widrig)表示,由於鳥類是恆溫動物,身上又佈滿羽毛,不具備上述特徵,因此在林奈分類系統下,「鳥類被視為生命演化樹上獨立的一支」。林奈分類法確實準確描述了許多生物之間的關係,也幫助建立了我們如今所使用的生命演化樹的大致分支。然而,這個分類系統忽略了一個能揭示生物更多秘密的因素:基因。
從20世紀40年代起,人類具備了檢測遺傳物質的能力,從而催生了一種新的分類方式——系統發育學。系統發育學方法是根據生物之間相同DNA的比例,對生物進行分類或區分。它還能讓科學家透過比較生物的DNA,追溯其演化歷史,找出共同的祖先。
在這個系統下,生物被歸入「演化支」,這是系統發育樹上獨立的分支,包含了最近共同祖先的所有後代。例如,現代鳥類被歸入今鳥亞綱演化支,因為它們都源自8000萬年前的一個共同今鳥類祖先,那時非鳥類恐龍尚未滅絕。威德里希解釋說:「演化支是一個層層巢狀的等級體系。」所以,「如果你沿著生命演化樹的分支繼續追溯,就會發現(今鳥亞綱)也屬於一個更廣泛的演化支——獸腳亞目」,獸腳亞目是一群兩足行走、大多以肉食為主的恐龍,它們本身又是恐龍總目的後代。
即便在恐龍時代,身披鱗片的爬蟲類和鳥類的特徵界線也並非那麼清晰。研究顯示,有些恐龍是恆溫動物,一些非鳥類恐龍身上也長有羽毛。此外,我們還知道,在6600萬年前,與現代鳥類模樣完全相同的鳥類,就已經和它們的恐龍親戚一起在地球上活動了。其中一種就是「奇異雞」(Asteriornis),威德里希所在的研究團隊在2020年發表了有關它的化石研究。「假如我坐時光機回到過去,抓一隻奇異雞回來,大家肯定會說,『哦,這就是一隻普通的鳥嘛。』」
再回到生命演化樹上:鳥類源自獸腳亞目和恐龍總目,這就是它們被稱為恐龍的原因。與此同時,恐龍總目和鱷目,以及翼龍等其他譜系,都包含在另一個稱為主龍類的演化支中。主龍類又與有鱗目有共同祖先,有鱗目演化出了所有現代蜥蜴、蛇和楔齒蜥。這個共同祖先就是大約3.15億年前出現的蜥形綱動物,它也開啟了同名的演化支。
蜥形綱是從羊膜動物(產硬殼蛋或體內孕育受精卵的脊椎動物)分化出的兩個譜系之一,另一個譜系則演化成了哺乳綱。而蜥形綱如今已幾乎成為「爬蟲綱」的同義詞,因為在它層層疊疊的演化支網路中,包含了所有的爬蟲類——無論是現存的還是已滅絕的。
斯特凡德解釋說:「所有這些生物——蛇、烏龜、鱷魚、鳥類,以及曾經存在的恐龍,它們都有一個共同的祖先。」所以在系統發育分類系統下,「這就意味著,既然鳥類屬於(這個演化支),按照定義,它們就是爬蟲類。」這就是為什麼系統發育學如此重要,它能揭示那些外形看似截然不同的生物,在基因上其實非常相近,屬於同一類群。
如果6600萬年前沒有發生大規模滅絕事件,鳥類與它們那些身披鱗片的近親之間的關係可能會更容易理解。威德里希表示:「鳥類之所以看起來與我們如今所見的其他爬蟲類如此不同,是因為所有演化的中間階段物種都滅絕了,所以我們缺乏可供對比的物件。」當小行星撞擊地球,消滅了大量生物時,主龍類爬蟲的譜系也被抹去了很大一部分,只留下了鱷魚和一些鳥類恐龍。
如果生命演化樹上不曾出現這個巨大的空白,或許演化會讓一些近親存活至今,使鳥類的爬蟲類根源更加一目瞭然。然而如今,鱷魚是鳥類現存最接近的近親,儘管在系統發育樹上它們相隔甚遠。
——恐龍的典型壽命是多久?
——霸王龍為什麼手臂那麼短小?
——最小的恐龍是什麼?
用通俗易懂的方式解釋就是,威德里希說:「如果今天所有非人類靈長類動物突然滅絕,那麼我們現存最接近的近親實際上會是嚙齒動物和兔子。」在剩下的生命演化樹分支上,它們與我們最為接近,但我們可能會更難接受彼此同屬哺乳動物的共同祖先關係。
如果仍然覺得把鳥類視為爬蟲類很奇怪,部分原因可能在於林奈分類法的影響,它至今仍塑造著我們對爬蟲類的通俗理解。斯特凡德表示:「直到20世紀40年代左右,基因證據才真正釐清了鳥類在生命演化樹上的位置。在那之前,人們使用爬蟲類這個稱呼已有近兩個世紀。我想這就是為什麼有些人不太願意重新定義我們所謂的爬蟲類。」
但現代科學正在改變這一切,它揭示了生命演化樹上那些意想不到的聯絡,也讓我們看到天空中滿是現代化、長著羽毛、會飛的「爬蟲類」。