哺乳動物在進化之戰中是如何取勝的？

約6500萬年前，當巨大的隕石撞擊地球、肅清恐龍時，地球處於一片混亂之中。對倖存的生物來說，成為地球新統治者的競賽開始了，最近的研究表明，我們的祖先是第一個行動的。

隕石撞擊地球

當340億噸重的隕石以30千米/秒的速度撞擊現在墨西哥附近的淺海時，它改變了地球的歷史。撞擊釋放的能量相當於10億噸的核彈，燃燒的岩石經過大氣層落到地表，導致了整個地球上的野火和海嘯。幾十年間，遍布整個地球的塵埃雲擋住了陽光，氣溫驟降，植物死亡。在統治了地球1.6億年後，大型恐龍和地球上75%的動物一起滅亡了。

在失落世界的廢墟中，一小群倖存者，包括鳥類，鱷魚，蛇和哺乳動物，仍然存在。這個星球正在等待被征服，殘忍的種族開始接近食物鏈的頂端，成為地球的新統治者。6500萬年後的今天，科學家終於對那個激烈競爭的時期有了清晰的了解。

隕石撞擊標誌著白堊紀的結束和新時期的開始，即古近紀。黑暗和寒冷過後，塵埃沉降，溫室氣體從地球內部緩慢釋放，地球再次變暖。那時的溫度比現今的平均氣溫高出近15度，溫暖的氣候向兩極延伸。鬱鬱蔥蔥的熱帶雨林和闊葉林覆蓋了大部分土地，兩極都沒有冰。在許多方面，地球已經回到了鼎盛時期。大型的食草恐龍和優秀的捕食者曾統治這個星球，如今基本都消失了，除了一組恐龍——鳥類，幸免於難。其他的種群也受到了巨大的影響，只有10%的哺乳動物存活了下來。

為贏得戰爭而進化

為了贏得這場戰爭，成為地球的統治者，這些動物紛紛進化。鳥類越來越大，巨型鳥類有著強壯的腿部和有力的下顎，有些鳥類可能在食物鏈的頂端。它們帶鱗片的親戚——鱷魚也想成為地球的統治者。在進化的過程中，一些鱷魚的體型變得很大，一些鱷魚成為了快速奔跑的陸地捕食者。蛇也加入了戰鬥，進化出14米長的泰坦巨蟒。為了接管大型恐龍留下的寶座，每組動物都爆發性地發展起來。然而，它們都被一組像老鼠一樣的小型食蟲動物（哺乳動物的祖先）擊敗，這些食蟲動物很快發展出今天統治世界的不同生命形態。

多年來，古近紀早期的生物進化競賽在學術界一直是備受爭議的主題。遺傳學家通過分析現代生物的基因來計算單個動物群體的進化歷程。遺傳學家對比了狗和大象的基因差異，在已知差異的發生速率時，他們就可以知道兩個物種的共同祖先生活在什麼時候。如果按照均衡的進化速率，這種研究方法表明，現代哺乳動物的祖先來源於白堊紀（1.5億年前～6500萬年前）。在恐龍昌盛的時期，它們雖然已經在地球上生活了千萬年，但直到大型恐龍死亡後，它們的進化才真正開始。

這種方法的準確性不高，尤其是在需要計算的時間很長時。因此，一些科學家使用化石法，化石中的骨骼會講述一個截然不同的故事。在迄今為止最詳細的隕石撞擊期間的化石研究中，倫敦大學學院的科學家們為我們提供了早期哺乳動物進化的清晰過程。科學家研究了早期哺乳動物進化的幾個不同方面。首先，他們觀察了物種的數量，發現在古近紀早期，大量新的哺乳動物物種發生進化；隨後，他們分析了物種之間形狀、大小的變化，發現哺乳動物在極短的時間內，進化出了各種各樣的體型。結果表明：在大型恐龍從地表消失的那一刻，哺乳動物毫不猶豫地開始了「爆髮式」進化。

哺乳動物是什麼？

我們對哺乳動物都有著一些非常基本的共識，比如我們年幼時可以只喝奶就能活下去，比如我們有毛髮，是恆溫動物，再如我們是胎盤哺乳動物，在子宮裡孕育後代。然而，除了上述的基本常識之外，哺乳動物是如何被定義的，又是如何進化而來的呢？人類為何與狐狸、刺蝟、長頸鹿更相似，而不同於蟒蛇、烏龜或企鵝呢？

為了解答這些疑問，生物學家利亞姆·杜魯認為，我們或許可以使用曾風靡於18世紀的方法來進行探討。當時人們對動植物的定義，是根據它們共有的特徵來決定的。根據相似的生殖生物學原理與呼吸原理，卡爾·林奈於1758年宣布，鯨魚和海豚不是魚，而是恆溫陸生生物譜系中的一員。為了給這個新的族群命名，林奈選擇了乳腺這一特徵，將這些生物歸類為哺乳動物。在林奈完成哺乳動物歸類後的一個世紀，查爾斯·達爾文出版了他最偉大的著作《物種起源》，其中物競天擇與進化論的概念被生物學家廣泛接納。

達爾文認為，哺乳類動物具有許多相似的特徵，這可能是由於它們都有共同的祖先。要解釋這些特徵從何而來，首先我們要弄清楚這些特徵有什麼優勢，以及這些始祖並不具備的特徵從何而來？例如，乳腺是如何「無中生有」的？與哺乳動物最接近的物種是爬蟲動物，目前，我們得知哺乳類與爬蟲類的譜系約於3.1億年前朝著不同的方向演變，它們最後一個共同的祖先看起來更像爬蟲動物，而非哺乳動物。這個共同的祖先，以冷血、少乳、無毛為起點，一路演變成了真正的哺乳動物，進化出了如今典型的哺乳動物的特徵。

第一個被視為哺乳動物的物種出現在2.1億年前。我們所知的大部分哺乳動物進化信息是從化石記錄中獲得的，如今科學家將5500種哺乳動物的軀體和DNA進行比較，從中提取出來的研究成果又與化石記錄相結合，從而進行更深入的物種研究。

成功的七個特徵

哺乳動物的幾個鮮明特點幫助它們在競爭中有了一個好的開頭。即使在今天，這些特點還在幫助哺乳動物保持他們的主導地位。

哺乳動物最獨特的特點之一就是產奶的能力。白色液體起源於類似爬行動物的哺乳動物祖先，在乾燥環境中，它們用白色的液體保持卵的濕潤。當它們開始讓卵在子宮內發育並生下後代時，乳汁獲得了另外一種功能——在後代的生命初期，為它們提供最好的營養，而且乳汁也可以讓母親轉移免疫體，因此可以防止後代生病。父母不需要再為後代尋找食物了，它們不再完全依賴食物。

毛皮對於早期哺乳動物也非常重要，它可以幫助哺乳動物在溫度下降時保持溫暖，在氣溫炎熱時，隔絕熱量。體溫是由快速的新陳代謝決定的，新陳代謝確保了體溫的恆定。恆溫為體細胞提供了最佳條件，使動物在一整天內都可以保持較高的能量。與依賴陽光的冷血爬行動物不同，哺乳動物可以適應寒冷地區或在夜間活躍。額外的能量使哺乳動物可以在更大的區域覓食，更有效地捕食獵物。

哺乳動物已經進化出更複雜的心臟，這使高活動水平成為了可能。爬行動物的心臟只有三個心室，哺乳動物已經發育出有四個心室的心臟。多出一個心室意味著來自肺部的富氧血液在被泵入血管之前，不與來自身體的貧氧血液混合。因此，體細胞可以持續不斷地接收大量的氧氣，保持動物的快速代謝，使動物保持活躍。

牙齒是哺乳動物在種族競賽中的另一大優勢。與大多數其他動物群體不同，每種哺乳動物的口腔中都有許多不同類型的牙齒，牙齒的類型因物種而異。人類有前牙、犬齒和臼齒，每類牙齒都有自己的功能。和其他哺乳動物一樣，牙齒讓我們可以吃各種各樣的食物並將其粉碎，因此我們可以更快更有效地吸收營養。

哺乳動物靈活的四肢加強了哺乳動物對不同棲息地和食物的適應能力。當鳥類的手被縮減為一組帶羽毛的手指時，哺乳動物可以靈活地使用四肢，能夠利用前腿爬行、挖掘、處理食物和工具，並支撐它們沉重的身體。可以自由地使用四肢讓哺乳動物能夠更好地利用周圍環境和資源，促進哺乳動物體型變大。

然而，哺乳動物能夠征服地球的關鍵在於它們的頭部。第一批哺乳動物在它們的耳朵里進化出了一組新的骨骼，稱為槌骨和砧骨。新的骨頭和也存在於爬行動物、鳥類身上的鐙骨一起，讓哺乳動物能聽到其他動物聽不到的更高頻率的聲音。此外，古化石顯示哺乳動物的嗅覺和感覺也有改善。對哺乳動物祖先頭骨的充分研究揭示了改善感官的影響。

大腦是一個在哺乳動物體內非常大的器官，被特殊的腦組織覆蓋。由於神經計算需要大量的能量，因此哺乳動物的大腦與身體恆溫密切相關。有些人甚至認為，高智力是動物進化出恆溫的重要驅動力。

為了處理感官印象，哺乳動物進化出了更大的大腦，並且很快就使用了新的那部分大腦。新大腦中心的功能逐漸從解釋感官印象，轉變為解決問題。人類的大部分大腦皮層是從這些新的特徵發展而來的。當動物需要適應新的生活環境的時候，智力是非常重要的因素之一，古近紀的哺乳動物聰明到足以征服整個星球。

寒冷意味著新的機會

當哺乳動物成為了優勢物種，它們就永遠不會放棄這個位置。在隕石撞擊的2000萬年後，氣候的變化給哺乳動物帶來了更多好處。大陸漂移促使南極洲和澳洲分開，南極洲周圍出現新的洋流，刺激了地球的緩慢降溫。隨著氣溫下降，兩極的冰蓋開始增長，水被「捆綁」在冰上，造成海水水位下降，分離的地區之間出現新的大陸橋。此外，印度和亞洲相撞，非洲與亞洲相撞，歐洲和北美洲與南美洲接觸，使哺乳動物更容易傳播。寒冷的氣候也改變了生態系統的構成，地球上不再只是森林，而是包括了沙漠、苔原和廣闊的草原，新環境為哺乳動物的更多變異鋪平了道路，並且促進了大型食草動物和捕食者的發展。

哺乳動物在海洋和陸地中都贏得了比賽，但成功的關鍵並不在於物種的數量，實際上，鳥類和爬行動物的物種數量都超過了哺乳動物。哺乳動物能夠成為優勢種群是因為它們獨特且多樣的身體形態、生活方式、棲息地和大小。哺乳動物有翅膀、鰭和腿，它們生活在山區和地下，包括最小的陸棲脊椎動物和地球上最大的動物——鯨魚。

隕石撞擊在幾秒間改變了地球的命運，留下了多種可能。如果隕石沒有撞擊地球，或者哺乳動物的進化十分緩慢，世界可能是完全不同的樣子。但這些隨機因素的組合讓我們的祖先成為了贏家。

今天，哺乳動物生存在世界上各種不同的地形中，上至北極狐和北極熊，下至獾和鹿；從角馬和獵豹到駱駝和沙漠鼩。鯨魚游泳、馬匹飛奔、蝙蝠飛行、袋鼠跳躍、猴子攀爬，大千世界，無奇不有。哺乳動物成為統治這個星球的物種。

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