(作者：孟庆金，北京自然博物馆馆长)
提到侏罗纪，人们一下子就会想到恐龙，因为恐龙是公认的当时地球的霸主。然而，让今天的人类难以想象的是，早在亿万年前，哺乳动物如同“生命宇宙”中的一颗新星，悄然繁衍起来。在竞争残酷的环境中，它们不断改变着自身的形态、结构和生理特性，最终成为今天地球的主宰。众所周知，哺乳动物是当今动物世界中形态结构和生理机能最复杂、智力水平最高级的动物类群之一，现生种超过5000个。哺乳动物漫长的演化历史可以追溯到三叠纪，但大部分是在中生代即恐龙繁盛的地质年代中进行，并在侏罗纪辐射演化。
目前，在世界各地陆续发现了一些重要的早期哺乳动物化石，但其中比较完整的哺乳动物化石十分有限，因此关于哺乳动物的早期演化历史，尤其是在侏罗纪的演化，仍然有许多空白。
那么，在亿万年前恐龙统治的侏罗纪，哺乳动物有哪些种类?它们长什么样?又是怎样生活的呢?带着这些不解之谜，古生物学家把目光投向了中国辽宁西部、河北北部和内蒙古东南部的中生代地层，他们付出了很大努力，期望寻到新化石, 找到更多的演化证据，以进一步了解哺乳动物的早期演化历史和生态适应性，尤其是揭示早期哺乳动物的生态分异和发育机制等演化之谜。
令人欣喜的是，近年来，有关侏罗纪哺乳动物演化与环境适应方面的研究取得了一些新进展，为早期哺乳动物总体上的分异演化和广泛的演化适应提供了新的化石证据。下面就让我们一同走进神奇的侏罗纪，认识几位具有代表性的哺乳动物先驱吧。
半水生的獭形狸尾兽
早在2006 年，古生物学家就发现了生活在距今约1.64亿年前的半水生会游泳的獭形狸尾兽(Castorocauda lutrasimilis)。这种哺乳动物的尾巴宽大、有鳞，有点像海狸或者水獭，它能在水中活动，以鱼为食。獭形狸尾兽是目前已知体型最大的侏罗纪原始哺乳动物，因为它的体重可以达到500～800克，而大多数中生代哺乳动物的体型都很小，和人们非常熟悉的现生小老鼠类似。
獭形狸尾兽的发现将人们已知的哺乳动物最初进入水中生活的时间提前了至少1亿年。不仅如此，这一发现还改变了古生物学界长期以来对早期哺乳动物演化的传统认识，即年代久远的早期哺乳动物体型都很小。更为珍贵的是，这件獭形狸尾兽化石保存了毛皮印痕，因此成为当时已知最早的毛皮的化石证据。
认识獭形狸尾兽后，科学家并没有止步，反而提出了更多、更有趣的问题：除了像狸尾兽这样在中生代就已经具有半水生习性和游泳功能的哺乳动物，在恐龙占据有效生态资源的侏罗纪，还有没有其他善于奔跑、爬树甚至挖洞的早期哺乳动物呢?
“如期而至”的中华侏罗兽
2011年，科学家命名了产自辽宁侏罗系地层的距今1.6亿年的中华侏罗兽(Juramaia sinensis)，这是目前已知最原始的真兽类(有胎盘类)哺乳动物，该化石的模式标本收藏于北京自然博物馆。此前的相关化石记录是2002年发表的产自辽宁白垩系的攀援始祖兽(其地质年代为1.25亿年前)，中华侏罗兽的发现将真兽类哺乳动物的化石记录提前了3500万年。
真兽类(有胎盘类)哺乳动物是当今世界上繁荣兴旺且数量最多的哺乳动物类群，从蝙蝠到鲸鱼，从大象到老鼠，以及包括人类在内的灵长类动物等，现生哺乳动物中超过90% 为有胎盘类。真兽类(有胎盘类)哺乳动物的主要特征是雌性妊娠期间体内能形成胎盘，幼体在母体的子宫中能通过胎盘吸收营养，并排出废物。这是真兽类(有胎盘类)与我们熟悉的袋鼠等后兽类( 有袋类) 、鸭嘴兽等原兽类( 单孔类) 哺乳动物相区别的重要特征。
更为重要的是，中华侏罗兽化石保存了完整的前肢和手部骨骼，研究表明其具有攀爬能力。这说明，在恐龙和其他脊椎动物占统治地位的侏罗纪，像中华侏罗兽这样的早期真兽类哺乳动物一旦遇到危险，是有能力爬到树上避难逃生的。我们以往所知的生活在侏罗纪的大部分哺乳动物仅限于陆生，然而，中华侏罗兽的研究表明：以其为代表的真兽类哺乳动物已经开辟了其同类无法企及的新的生态位。
随着科学技术的发展，分子生物学等研究方法也逐步应用于古生物学领域。分子生物学家在对比了来源于不同生物系统的同一血红蛋白分子的氨基酸排列顺序之后，发现其中的氨基酸随着时间的推移几乎以一定的比例相互量换，据此可以计算生物谱系发育的大致年代。这便是“分子钟”理论。分子生物学家依据该理论对真兽类哺乳动物开展了深入的研究，认为其出现时间应该在1.6亿年前，早于目前已知的攀援始祖兽1.25亿年前的化石记录。当然，这只是理论推导的结果，如果能在侏罗系地层里发现真兽类哺乳动物化石，那么分子生物学研究结果与化石记录存在时间差的问题就能迎刃而解。
这一次科学家可以说是幸运的，中华侏罗兽可谓“如期而至”，其发现和深入研究完全符合科学家的期待。相关研究不仅帮助人们校正了通过DNA 证据测定的哺乳动物演化历史，还填补了早期哺乳动物演化的化石记录间隔。更令人兴奋的是，它还为确定真兽类哺乳动物与其他哺乳动物分异发展的时间提供了新证据。
“跑得快”的欧亚皱纹齿兽
2013年，科学家发表了来自中国辽西侏罗系地层的一件完整保存了头骨、头后骨骼和齿列的多瘤齿兽化石及其研究成果。多瘤齿兽是已绝灭的哺乳动物的一个重要类群，其化石记录几乎占侏罗纪和白垩纪已知哺乳动物种类的一半，被称为“中生代的啮齿类”，其后代在6500万年前的大灭绝中幸存了下来。其支系是哺乳动物演化历史上生存时间最长的，出现于1.7亿年前，大约绝灭于3500万年前。
新发现的多瘤齿兽牙齿表面坑洼不平，有很多小的脊、沟和凹槽等结构，所以科学家们给它取名字的时候，属名借用了“rugosus”(拉丁语，意为“皱纹”)和“odon”(拉丁语，意为“牙齿”);又考虑到其与另一件发现于葡萄牙的侏罗纪哺乳动物化石类似，说明这种动物及其近亲曾普遍存在于整个欧亚大陆，便以此作为种名依据。这样就有了欧亚皱纹齿兽(Rugosodon eurasiaticus)这一人类新认识的新属新种。需要指出的是，欧亚皱纹齿兽的发现为晚侏罗世欧洲和亚洲的哺乳动物具有高度的相似性提供了最新证据。
研究表明，欧亚皱纹齿兽是一种夜间活动的哺乳动物，生活在气候温和的区域，与同时代的长羽毛的恐龙、翼龙、蝾螈以及大量无脊椎动物相伴共生。有趣的是，科学家发现其踝骨具有惊人的灵活性，表明它们能够在陆地上快速奔跑，且行动敏捷。
树上生活能手宋氏仙兽
2014年，《自然》杂志又报道了在中国发现的1.6亿年前的6件相当完整的哺乳动物化石，并命名了神兽、仙兽两个新属的三个新种，其中包括宋氏仙兽(Xianshousongae)，该化石的模式标本收藏于北京自然博物馆。研究提出哺乳动物起源于至少2.08亿年前的三叠纪晚期。
新命名的神兽和仙兽都是小型的哺乳动物，体形大小与松鼠差不多，都属于已经绝灭的“贼兽目”。它们的骨骼纤细，明确分化的胸椎、腰椎和胸骨、肋骨，短的掌骨和长的指(趾)骨，以及长长的尾巴等特征表明，它们善于抓握、缠卷树枝，是灵活的攀援、树栖者，他们在树上的生活时间也许比现生松鼠还要长。
牙齿特化的攀援灵巧柱齿兽
2015年，科学家又在《科学》杂志上同时发表了两项具有重要意义的侏罗纪哺乳动物化石及其研究成果，相应的模式标本现均收藏在北京自然博物馆，其中之一就是攀援灵巧柱齿兽(Agilodocodon scansorius)。
新发现的哺乳动物化石均属于柱齿兽类。柱齿兽类是哺乳动物的基干支系之一，也是哺乳动物中比较原始的支系。柱齿兽类的牙齿和牙床化石以往在北方劳亚古陆的侏罗系和白垩系曾有广泛的地理分布，但骨骼化石并不多见。
攀援灵巧柱齿兽是哺乳动物基干支系中已知最早和最原始的攀援树栖型哺乳动物。由于地面往往崎岖不平，体型较小且生活在地面的早期哺乳动物或多或少都有一些攀爬能力。但是以往在哺乳动物基干类群中尚未发现攀援或树栖型。
那么科学家如何知道攀援灵巧柱齿兽拥有攀援本领呢?让我们来看看它们以下三个方面的特点：一是手脚都有弧形侧扁的角质爪和伸长的指骨节;二是踝关节(脚后跟)的结构便于完成较大幅度的转动;三是前肢的肘关节和腰椎、尾椎骨有便于攀援的功能。
不仅如此，攀援灵巧柱齿兽还有特化的铲形门齿，与南美洲的阔鼻猴类的铲形门齿相同。后者可是专门食用树皮汁液的现代小型灵长动物。攀援灵巧柱齿兽的铲形门齿是哺乳动物演化历史中已知最早出现的食用植物汁液的特化形态，攀援灵巧柱齿兽也因此成为已知最早的食用植物汁液的哺乳动物。这一研究结果具有重要意义，因为此前已知的大多数哺乳动物基干支系类群都是食虫性或者是杂食性的，攀援灵巧柱齿兽的发现扩展了人们对哺乳动物基干类群食性生态多样性范围的认识。
名副其实的短指挖掘柱齿兽
再来看看与攀援灵巧柱齿兽同时发表的短指挖掘柱齿兽(Docofossor brachydactylus)，它可是第一例可以证实的具有地穴型特化生活方式的原始哺乳动物。它的本领科学家又是通过什么得知的呢?
短指挖掘柱齿兽的前肢骨骼强壮，手爪骨膨大、扁平、横宽、伸长，呈铲形，呈现具有很强的挖掘功能特征;此外，其头骨的结构和肢骨的长短比例都有典型的地穴生活动物的形态特点。短指挖掘柱齿兽最突出的特征是其手和脚的第二至第五指都只有两节骨节，而其他大多数哺乳动物的第二至第五指有三节指节。我们可以伸开自己的手看一看，除去拇指，其他四指各有三节骨节。然而短指挖掘柱齿兽的四指却比我们少一个指节，即只有两节。别小看这少了的一节。少一节的指骨更短，也更粗壮，再加上横宽伸长的远端爪骨，都是对挖掘功能的演化适应。
在现代哺乳动物中也有几种少见的指骨短少的例子，究其原因是发育过程中的变异引起的，比如非洲金鼹鼠。变异过程有多种，其中之一是早期发育过程已初步分异的指节在进一步发育过程中又彼此愈合。这说明，哺乳动物基干支系骨骼结构的演变及其发育演变机理，包括指骨节发育的基因机制，与现代哺乳动物是相同的。
可见，通过科学家们的不断努力，新化石不断被发现，早期哺乳动物的起源与系统发育等研究也不断取得突破，新证据逐渐增加。我们已经知道，早在侏罗纪，哺乳动物的先驱不仅出现了善于在陆地奔跑的类型，还有善于游泳、捕鱼捉虾的能手，还有的学会了爬树和食用植物汁液，甚至还有的演化出适于挖洞的强壮的前肢骨骼和铲形的、膨大而扁平的手爪骨。为了与这些多样化的生活特性相适应，早期哺乳动物的形态结构也变得千姿百态，并逐渐广泛适应各种生存环境。
看到这里，读者朋友一定也会感叹：最早哺乳动物的功能多样和演化分异已远远超出了以前的预料!的确，在恐龙和其他脊椎动物统治的遥远的侏罗纪，哺乳动物似乎已经找到了自己的生存法则，除了目前已知的地表、地下和水中，也许哺乳动物还会向空中发展，为今天的哺乳动物主宰地球打下了基础。让我们共同期待新的化石发现，期待科学家为我们勾勒出早期哺乳动物更精彩的演化篇章。
人学研究网·地球生命栏目编辑：清衣猿
