侏罗兽：最古老的哺乳动物
中华侏罗兽化石及复原图
背景
日前，中美古生物学家宣布，他们对辽宁建昌县出土的一种大约1.6亿年前的动物化石进行深入研究后发现，这种像鼩鼱（qú jīng）一样的动物可能是最早利用胎盘为未出生胎儿提供营养的动物，是目前已知的最古老真兽类(有胎盘类)哺乳动物。这一发现将哺乳动物演化史一举推前了3500万年。
本版特约这一重大发现的合作者之一，中国地质科学院袁崇喜博士，就相关知识向读者做科普解读。
3500万年——化石与“分子钟”曾有的时间空白
2002年4月，英国《自然》杂志上发表的一篇关于攀援始祖兽的文章震动了古生物学界。攀援始祖兽的化石产自于中国辽宁省凌源市中生代的义县组下部地层，其地质年代为1.25亿年。研究证明，攀援始祖兽是当时已知的真兽类（有胎盘类）哺乳动物的最早也是最原始的化石记录。
这个发现把真兽类哺乳动物产生的上限推进到距今1.25亿年。
在古生物学界，化石证据的研究曾经独步天下，然而近几十年来，分子生物学的研究手段也开始强势介入。
1962年，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而以几乎一定的比例相互量换着，根据这个特点，可以计算生物谱系发育的年代表。这便是所谓“分子钟”理论。
依据“分子钟”理论，分子生物学家通过DNA证据研究显示，真兽类哺乳动物出现时间应该在1.6亿年前，早于攀援始祖兽化石记录的1.25亿年。
分子生物学研究结果与化石记录之间的时间差异成为演化生物学家和古生物学家急需解决的一个重要问题。古生物学家们将他们的研究目光更多的投向了更为古老的地层。如果能够在侏罗纪的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之间的时间差异问题也就迎刃而解了。
新发现恰好填补了真兽类哺乳动物的空白
2009年，中国地质科学院季强研究员领导的科研团队跟以往一样，在辽西地区进行着野外工作。这一次，他们发现了一件产自辽宁建昌县玲珑塔地区距今1.6亿年的哺乳动物化石。化石保存了长约2.2厘米的不甚完整的头骨，部分头后骨架，以及残留的软体组织印痕等。虽然在侏罗纪地层中已经有了辽兽、狸尾兽、翔兽、假碾磨齿兽的报道，但是在辽宁建昌县玲珑塔地区，哺乳动物化石还是首次发现，它的研究价值无疑是很高的。
化石由北京自然博物馆收藏，相关的科研工作也开始了。显微镜下的化石修理是细致而漫长的。2个月以后，修理工作顺利结束。令科研人员兴奋不已的是，这件哺乳动物居然具有3颗臼齿，这就意味着它很可能属于真兽类哺乳动物！
很快，由中国地质科学院地质研究所的季强博士、袁崇喜博士，北京自然博物馆的孟庆金博士和来华进行合作研究的美国卡内基自然历史博物馆的罗哲西博士组成的科研团队开始了他们的新的研究工作。化石照片的拍摄、骨骼数据的测量、骨骼素描图和生态复原图的绘制、分支系统学的分析、支序图的解释等各项工作都有条不紊的展开了。
在一次次的讨论、一次次的修改之后，他们向英国的“自然”杂志投出了科研论文——“来自侏罗纪的真兽类哺乳动物以及有袋类与有胎盘类的分异”。焦急的等待后，今年8月25日论文终于顺利刊登了。
中华侏罗兽——种名取自化石产地中国，属名取自化石的时代侏罗纪——这一新属、新种化石的发现，填补了早期哺乳动物演化的化石记录间隔，将真兽类哺乳动物起源年代向前推进了3500万年，同时校正了现代基于DNA方法测定的哺乳动物演化时间。
为今后有袋类哺乳动物的研究打开了窗口
中华侏罗兽的体长约10厘米，体重估计约15-17克。牙齿特征显示其为食虫类哺乳动物；而保存完整的前肢和手部骨骼，显示其具有攀爬能力。对中华侏罗兽的研究表明，早期真兽类哺乳动物演化与新的适应有关，具有爬树和逃到上部空间的能力，使真兽类哺乳动物开辟了一个新的生态位，帮助其能够在恐龙和其他脊椎动物统治的侏罗纪生态环境中生存下来。
中华侏罗兽是“已知最古老、最原始的真兽类哺乳动物”，在目前的研究程度这种说法是没错的，但没有人可以保证将来绝对不可能发现更古老的真兽类。因为无论是化石研究还是分子生物学研究，都是不断向前发展的。
最古老的真兽类哺乳动物中华侏罗兽的发现，更加深入了我们对真兽类哺乳动物的起源和早期演化的研究，同时也为国内外科研工作者提出了一个问题——既然1.6亿年前的侏罗纪已经出现了真兽类哺乳动物，那么最古老的后兽类（有袋类）哺乳动物是否也会出现在相应的地层呢？我们相信，这个问题会在将来的科研工作中得到解决。
释疑解惑
最早哺乳动物
为何都发现在辽西
我国辽西及周边地区，中生代陆相地层非常发育，产出20多个化石门类，数量丰富，保存精美，是一个世界级的古生物宝库。在享誉全球的“燕辽生物群”、“热河生物群”中，目前已经发现了六大类原始哺乳动物化石，种类之多、保存之完整已经使该地区成为举世瞩目的中生代哺乳动物研究的关键地区。2003年在这一地区发现的距今1.25亿年的中国袋兽，仍然是目前世界上最古老的有袋类哺乳动物的最早化石记录。
在侏罗纪和白垩纪，这一地区大小盆地、湖泊众多，植被茂盛，气候适宜，非常适合生物的生存与繁衍。更重要的是，当时这一带火山活动频繁，大量的火山灰可以迅速将生物掩埋，并造成缺氧环境，从而有利于化石的形成。
背景知识
哺乳动物共分三类
大约在2亿年前的中生代三叠纪末期，最早的哺乳动物由爬行动物中的兽孔目演化而来。在漫长的侏罗纪、白垩纪，弱小的哺乳动物始终生活在其它大型脊椎动物的阴影下。
早期哺乳动物生物地理演化的经典观点认为，真兽类和后兽类都起源于北方大陆，早期地理演化的路线是（亚洲＋北美）——（北美＋南美）——（南美＋澳大利亚）。最早的真兽类中华侏罗兽和最早的后兽类沙氏中国袋兽在中国的发现，以直接的化石证据支持了“东亚起源中心”的假说。
现生的哺乳动物包括3大类：原兽类（单孔类）、后兽类（有袋类）和真兽类（有胎盘类）。单孔类最大的特征是消化道、排泄和交配、产卵等繁殖活动都是通过一个单一的开口（泄殖腔）进行的，包括我们熟悉的鸭嘴兽、针鼹等；有袋类的最大特征是雌性在腹部有一个育儿袋，包括我们熟悉的袋鼠、树袋熊等；而有胎盘类最大特征是雌性具有胎盘，幼体在母体的子宫中能通过胎盘吸收营养，并排出废物。有胎盘类是当今世界上数量最多、最具多样性、最重要的哺乳动物类群，现生哺乳动物中超过90%为有胎盘类。
对于现生的有袋类和有胎盘类我们可以很容易地通过是否具有育儿袋或者胎盘来区分。但对于一亿多年以前的哺乳动物化石而言，我们只能通过保存为化石的牙齿、骨骼特征来区别有袋类和有胎盘类。简单而言，有袋类具有4颗臼齿，而有胎盘类具有3颗臼齿。
小资料
中生代与新生代
中生代包括：
三叠纪（距今2.5亿年-2.0亿年）：三叠纪末期，哺乳动物出现。
侏罗纪（距今2.0亿年-1.45亿年）：哺乳动物开始演化、分异，我们的最新成果是出现了真兽类哺乳动物——中华侏罗兽。
白垩纪（距今1.45亿年-0.65亿年）：哺乳动物得到了更大的发展，甚至出现体长超过1米、可以捕食小恐龙的哺乳动物。
新生代（距今0.65亿年至今）：恐龙灭绝，哺乳动物统治世界。
北京日报 袁崇喜
