互动科普

鲸鱼是我们非常熟悉的一种动物，但对于它的起源却鲜有提及。谁和鲸鱼的关系最近？对此，分子生物学家和古生物学家有着不同的看法。

在地球上生存的动物种类数以百万计，但哪一种是地球上最大的动物？答案可能尽人皆知：在大海里遨游的鲸鱼（Whales）。虽然我们称之为鲸鱼，但事实上它们并不属于鱼类。和海豹、海狮、海豚、北极熊等一样，它们都属于海洋哺乳动物。

和鱼类相比，鲸鱼的身体虽也呈流线形，但是厚而圆，而鱼类的身体则长而细。鲸鱼具有水平的尾鳍，在水中用上下摆动的方式进行推动，而鱼的尾鳍则左右侧扁，用左右摆动的方式进行推动。由于适应了水生环境，因此它们和陆地上典型的哺乳动物相比又有许多不同之处。鲸鱼的体表没有毛发，没有泪腺、没有皮肤腺、没有嗅觉，但它们有敏锐的听觉系统。同时，鲸鱼的头骨伸长，后肢退化或消失。

现生的鲸鱼可以分为须鲸和齿鲸两大类。虽然胚胎期的须鲸也有牙齿，但是出生后的须鲸口中只剩下梳子般的鲸须，这些结构正是它们滤食小鱼小虾的工具；与须鲸不同，齿鲸口中有圆锥状的牙齿，这些“利器”可以帮助齿鲸捕获较大的猎物，如果在海洋中看到鲸鱼得意地从头顶喷出高高的水柱，那其实是鲸鱼在用鼻孔（即喷水孔）进行呼吸。齿鲸只有一个喷水孔，而须鲸有两个。关于现生鲸鱼的起源，通常认为它们起源于距今约5300万～3500万年的古鲸类（archaeocetus）,其中有些古鲸类的后肢和现生鲸鱼的一样退化，但有些仍然具有发达的后肢。作为最古老的鲸鱼，古鲸类从何而来？谁又是它们最亲密的姐妹？

和中兽关系最近？

分子生物学家根据现生物种的基因分析，认为鲸鱼和偶蹄类的关系最近，也就是说，鲸鱼和偶蹄类具有一个共同的祖先。偶蹄类是目前数量最多的有蹄类动物，我们通常所见的猪、牛、羊、鹿、骆驼等都属于偶蹄类。所谓偶蹄类，是指前后脚趾数都是偶数（两个或四个）的动物，严格来说，偶蹄类每只脚上的对称面都位于第三趾和第四趾之间。分子生物学家更进一步指出，现生的河马也许是和鲸鱼最近的姐妹。河马也是偶蹄类的一种，现在仅分布于非洲，体型庞大，适合水陆两栖。然而，分子生物学家的证据却往往和古生物学家从化石得到的证据不尽相同。古生物学家通常认为，鲸鱼和一种已经灭绝的有蹄类—中兽的关系最近。中兽分布于距今约6500万～3700万年早古新世至中始新世的北美和亚洲，是当时陆地上凶猛的捕食者，但它们并没有锋利的爪子，相反却具有蹄。之所以认为中兽和鲸鱼的关系最近，是基于早期的中兽和鲸鱼在牙齿和头骨上的相似之处。比如两者的下牙都比较窄长，都有纵向排列的几个尖构成；在上臼齿的舌侧之间，具有血管出口的凹陷；头骨都比较伸长等等。可以看出，分子生物学家在分析的时候会对所研究的对象进行大量的数据采集，但这仅局限于现生物种；古生物学家虽然采集的数据量没有那么大，但所覆盖的研究对象更多，不仅包括现生的种类而且还包括绝灭的种类，两者相比，各有优势。那么，究竟谁的结论是正确的呢？

偶蹄类是近亲

谜底终于在2001年揭晓。在这一年9月的同一周内，两个研究小组分别在世界著名杂志《自然》和《科学》上以封面文章报道了在巴基斯坦早始新世和中始新世地层中发现的古鲸类新材料，这些新材料表明鲸鱼和偶蹄类的关系最近，它们之间应该有一个共同的祖先。这些新发现的材料包括巴基斯坦鲸（pakicetid）和原鲸（protoceit），虽然以前也有这些化石的发现，但都是牙齿和头骨，这次新发现的材料还包括了丰富的头后骨骼。其中最有趣的是这些早期的鲸鱼都具有和偶蹄类一样的双滑车距骨，而这一特征以前被认为只在偶蹄类中才具有。距骨是脚腕中一块重要的骨骼，它的近端与小腿骨相关联，前端与脚腕上的其他骨骼相关联。双滑车的距骨是指在距骨的近端和远端都形成了滑车，这是支持鲸鱼和偶蹄类关系最近的有力证据。同时它们之间还具有一些其他的相似特征，比如不存在翼蝶管，最后一枚上臼齿具有包围内侧牙尖的齿带等等。虽然巴基斯坦鲸和原鲸都具有双滑车距骨，但早始新世巴基斯坦鲸的头后骨骼特征说明它是一种善于奔跑的动物，而中始新世的原鲸的手和足部已经具有蹼。至此，“偶蹄类和鲸鱼的关系最近，而中兽和鲸鱼的关系较远”已经得到来自古生物化石有力的证据支持，这也和分子生物学家得出的结论不谋而合。

争论仍在继续

然而对科学的探索并未就此结束，人们继续追问，究竟哪种偶蹄类动物和鲸鱼的关系最近呢？如果真如分子生物学家所言“河马和鲸鱼的关系最近”的话，那么，如何解释最古老的河马化石也只能追溯到距今1500万年，要比最古老的鲸鱼晚3000多万年？2007年，科学家们报道了在印度发现的一种偶蹄类印度猪（Indohyus）的新材料。印度猪属于偶蹄类中的一个科Raoellidae，这一类动物主要分布在中始新世的印度次大陆。新发现的材料包括头骨和丰富的头后骨骼。研究表明，这类原始的偶蹄类和鲸鱼之间有很多相似之处，最重要的特点是印度猪的听泡具有厚的内侧缘，这一特征以前只认为在鲸类中才有，而且它的门齿前后排列，后面的前臼齿具有高的齿冠。和我们现在所见的猪不同，印度猪具有纤长的四肢，是一种适合水生的植食性动物，它的肢骨具有厚而密的外层，这一特征和现生海洋哺乳动物如河马的肢骨相似，并且牙齿同位素的分析表明，印度猪在进食的时候会吞下一些水。这些特征都支持了鲸鱼和偶蹄类中的Raoellidae关系最为接近。但是争论并未结束，目前仍有些科学家通过形态分析，认为河马和鲸鱼的关系最近。

或许有人已经注意到，除了在非洲的埃及和北美洲偶有分布，所发现的化石大都集中在巴基斯坦和印度的始新世地层中。之所以在巴基斯坦和印度分布最多，是因为始新世时印度板块和欧亚大陆并未发生碰撞，它们之间相隔特提斯海，又称古地中海，而现代的地中海只是特提斯海的残余海域。特提斯海的沿岸正是鲸鱼的起源之处。

关于鲸鱼和偶蹄类之间的密切关系，我们的认识也许才刚刚开始。

中兽骨架

（本文发表于《科学世界》2008年第7期）