2022年2月7日,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所董麗萍、王元青、趙祺、王原與英國、瑞士同行合作在《Philosophical Transactions of the Royal Society B》雜誌以封面文章發表了有關巨蜥類演化的研究成果:亞洲始新世一基幹巨蜥科新屬種補充了巨蜥科蜥蜴亞洲起源說的證據鏈,說明在亞洲存在由巨蜥型類向巨蜥科演化的過渡階段。
巨蜥科(Varanidae)是有鱗類中最成功的演化支系之一,因它的成員多體型碩大而受到廣泛關注。現生代表僅有巨蜥(Varanus)一屬,共80多種,分佈在亞洲、非洲、大洋洲,包括了現生最大的蜥蜴——科莫多龍(Varanus komodoensis)。巨蜥屬的體形相似,但卻有著非常高的形態和生態多樣性。從體長兩、三釐米的丹皮爾巨蜥(Varanus sparnus)到三米多的科莫多龍,澳大利亞已滅絕的古巨蜥(Varanus prisca)體長可達5米。它們有的長於爬樹,有的擅於游泳,食性也千差萬別,昆蟲、青蛙、鳥蛋、小型和大型哺乳動物,甚至螃蟹、漿果都能成為食物。現生蜥蜴中與巨蜥親緣關係最近的婆羅蜥(Lanthanotus)因僅分佈於婆羅島和隱蔽的生活習性,又為巨蜥屬新增了一絲神秘感。
巨蜥科起源於晚白堊世時分佈於歐亞大陸上的巨蜥型類,如亞洲腹地戈壁沙漠的上白堊統中產出了多種保存良好的巨蜥型類化石(Telmasaurus、Ovoo等)。巨蜥屬的起源卻仍有很大的爭議,有亞洲起源、非洲起源以及岡瓦納起源幾種不同假說。確切的巨蜥屬化石記錄來自新近紀早期。囙此古近紀這一時期是由巨蜥型類向巨蜥屬演化的重要階段。但古近紀巨蜥類化石資料多只保存為零散的椎體,唯一保存完好者是名為薩尼瓦蜥(Saniwa)的幾件骨架,但這些資料來自現已無巨蜥類分佈的北美,使得巨蜥屬的起源之謎更加撲朔迷離。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王元青研究員帶領的哺乳動物野外團隊2008年在湖北李官橋盆地的始新統下部發現了一件蜥蜴骨架,經過精心修理、高精度CT掃描和系統的對比研究後認為,它代表了一個巨蜥科新屬種——李氏始祖巨蜥(Archaeovaranus lii),屬名始祖巨蜥源自該屬種與巨蜥屬的系統關係,種名取自在李官橋盆地做了很多重要工作的我國已故著名古哺乳動物學家李傳夔教授的姓氏,作為對他的紀念。
始祖巨蜥長約1米,在巨蜥類中是屬於中等大小的種類。始祖巨蜥具有很多巨蜥科的典型特徵,如外鼻孔後移、吻端加長,齒列位於眼眶之前,犁骨成長棒狀,下頜具有靈活的頜間關節,椎體具有明顯的髁前收縮;但它與巨蜥屬也有明顯的區別,如額骨下的嗅管不封閉,眼眶後緣由軛骨和後眶骨封閉,腭面上長有兩排小牙,肩帶的開孔减少等。始祖巨蜥最特別的特徵是它的前後肢(近中段、不包括手和脚)長度相近。這與所有巨蜥類都不同,巨蜥類中後肢明顯長於前肢,在能够雙足站立的屬種中尤其明顯。前後肢幾乎等長在整個有鱗類中也十分少見,說明了始祖巨蜥可能採取了一種特殊的運動模式,至少與其同時代的薩尼瓦蜥不同。骨組織學分析顯示始祖巨蜥的骨組織學特徵與楔齒蜥相似,正型標本所代表的個體在5歲時達到性成熟,死時16歲。
基於形態對比和系統發育分析,研究團隊還探討了巨蜥科中一些取食功能相關特徵的演化。在巨蜥科基幹成員中眼眶後緣封閉、額骨下的嗅管開放,同時還保留有腭齒,至冠群巨蜥屬中骨質眶後緣開放、額骨下的嗅管成封閉成管狀,無腭齒。前人對尼祿巨蜥(Varanus niloticus)和與之體型和生態習性相似的泰加巨蜥(Salvator merrianae)的功能學研究顯示,眶後緣開放與否與嗅管開放與否在機械功能性上可能為兩個互補的特徵。巨蜥科演化過程中眼眶後緣開放提高了頭骨的取食效率,而封閉額骨下的嗅管來抵消眼眶後緣開放產生的應力新增。腭齒消失訓示巨蜥的舌頭可能發生了由輔助食物在口腔內的移動向感知空氣中化學成分的功能演化,但始祖巨蜥等化石屬種中顯示這一演化過程可能是複雜的。
本研究得到了國家自然科學基金,中科院戰畧先導科技專項(B類)以及中國科學院青年創新促進會的支持。
原文連結:https://doi.org/10.1098/rstb.2021.0041
圖1雜誌封面李氏始祖巨蜥(Archaeovaranus lii)復原圖
圖2李氏始祖巨蜥(Archaeovaranus lii)正型標本IVPP V 22770
圖3巨蜥類的系統發育學(A)和巨蜥類化石的地理分佈(B):始祖巨蜥(Archaeovaranus lii)是巨蜥屬(Varanus)的最近屬種