【中国半麝化石揭示牛总科动物角早期演化】角是反刍动物最具标志性的结构之一,同时也是其鉴定分类最重要的特征之一。新近的基因组学研究证明反刍动物头上的角,可能源自相同的细胞基础;但是不同科之间角的组织学和生理学的差异十分显着,发现新的材料并且梳理不同类群有角反刍类的系统关系无疑是解决上述问题的关键。

近日,《林奈动物学报》在线刊发最新成果论文http://t.cn/A6MAPfx2 。以中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员邓涛、李强为通讯作者、南京大学李刈昆博士为第一作者的中外合作团队合作,报道了青藏高原北缘、甘肃省塔奔布鲁克盆地西水沟地点反刍动物化石的最新研究成果。

这次报道的材料包括一件部分保存的头骨,一件较为完整的下颌和两件部分保存的上颌。研究人员依据颊齿的形态学特征,如具有发育的下外附尖/下内尖,下原尖后外嵴(古鹿褶)缺失,下m3第三叶呈现双新月形、具有发育的下内小尖等,将其归为半麝属Amphimoschus;而依据该属首次出现的头骨附属物,包括眶上隆起、眶前隆起和加厚的额骨等,将其建立为新种西水半麝Amphimoschus xishuiensis。

中国的半麝化石目前仅报道于甘肃塔奔布鲁克盆地和江苏泗洪下草湾。研究人员1999、2014和2015年陆续在塔奔布鲁克盆地采集到半麝的材料,包括上下颌与具有角状附属物的头骨。此次研究是半麝化石在中国首次详细描述。

由于很长一段时间缺少完整的材料与系统的研究,半麝Amphimoschus的系统位置存在诸多争议:被认为或者归于鹿总科的Hoplitomerycidae,或者近于叉角羚科,或者近于牛科,又或者位于麝科之内。

此次研究整合了目前已发表的涉及到早期反刍类的形态特征矩阵,采用反刍类最新基因组学的拓扑结构约束,运用最大简约法进行系统发育分析,识别出半麝位于牛总科(牛科和麝科构成)的基干位置。

实际上,半麝与牛总科成员相似的形态学特征包括:缺少泪窝,下颊齿具有发达的、与下次尖后嵴愈合的下内尖后嵴,发达的下原尖后嵴以及对齐的舌侧主尖等。

研究人员首次展示了半麝头骨上发育的附属结构,西水半麝Amphimoschus xishuiensis保留有眶上隆起、眶前隆起和加厚的额骨。研究人员据此推测西水半麝头骨附属物的功能极有可能与牛角在领地性行为中的作用类似。

为了推断早期反刍动物的领地性行为,研究人员收集了现生牛科和麝科动物的行为学特征,包括一直生活于领地之中、在发情期或者特别的情形下展示出暂时的领地性和无领地性等。

依据最大似然法对现生反刍类基因组推断出的系统发育关系进行祖先特征重建,得出最晚基干类群的牛科和牛总科成员统计学上显着地展示出具有领地性,一直生活于领地之中。

关于反刍动物角的起源目前有两个假说,一是争夺配偶武器假说,一是前肠发酵动物的代谢反馈假说。考虑到反刍动物的角都限制于额顶部区域,且早期的牛科和牛总科成员都展示出领地性,研究人员认为武器假说可能更适于解释牛总科成员角的起源和演化,不过同时指出原有的争夺配偶武器假说可能存在以下问题:体重大于18 kg并不是反刍动物具有角的必要条件,如牛科中的Namacerus和Eotragus的一些代表具有角,但体重均低于18 kg。

除争夺配偶外,角的早期演化可能还与争夺食物资源等密切相关。在角出现之前,反刍动物争斗的方式极有可能依赖体重的优势,角的出现可能为体型接近的牛总科成员的多样性增加提供了机遇与可能。http://t.cn/A6MwQ1eF

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