大约在7000万年前,正是恐龙走向灭绝的时期,在一个古老岛屿的森林里生活着一种小型哺乳动物。和当时的大多数哺乳动物一样,它体型娇小:不比老鼠大。但是,这个现代哺乳动物的远古亲戚绝非寻常之辈,它头颅中令人惊讶的小脑为我们提供了“岛屿物种是如何显着改变进化”的线索。
罗马尼亚布加勒斯特大学(University of Bucharest)古生物学家Zoltán Csiki-Sava及其同事在今年早些时候公布这种哺乳动物的部分骨架,科学家才得以对这个白垩纪的生物有所了解。研究人员将这种物种命名为Litovoi tholocephalos,意思是“穹形脑袋的统治者”。
Litovoi刚被发掘时,人们并没有立即意识到它对进化历史的重要性。2014年,研究人员在罗马尼亚的Haţeg盆地发现了这种哺乳动物的化石。当时,科学家认为它是一种古老啮齿哺乳动物(多瘤齿兽,multituberculate)的一种。它之所以引起研究人员的兴趣,是因为在这个年代的岩层中极少能发现哺乳动物,但与此同时,在这片地方却发现了众多的多瘤齿兽化石。然而,当Csiki-Sava和他的同事使用CT扫描技术仔细检查头骨的时候,他们立刻意识到事情并不简单。
让科学家们惊讶的是Litovoi的脑袋是如此的小,它的大脑要比相同体型的哺乳动物的大脑小得多。这个特征,以及“Litovoi在其他任何地方都没有被发现”的事实,暗示这个小小的哺乳动物是一个古老物种的“幸存者”,这个现象被称为“岛屿效应”,或者“岛屿法则”,这个概念最早由生物学家J. Bristol Foster在1964年提出,所以也在“Foster法则”。
作为一个科学假设,岛屿效应的基本定义是这样的:岛屿是孤立的区域,经常导致生活在这些区域上的物种发生独特的进化。在岛屿上,动物通常比在大陆的动物小,以适应它们所受限制的空间。例如,印度尼西亚的Flores岛就因为生活在上面的小型象和小型史前人类(通常被称为“霍比特人”)而闻名。
但岛屿效应也有另一种表现方式:由于没有大型捕食者的存在,通常的小型动物却变得非常巨大。例如,在500万到300万年前,一种名为“米诺卡岛兔王”(Nuralagus rex)的巨大的兔子就生活在西班牙的Menorca岛上。
在Litovoi所生活的年代,我们现在所知道的罗马尼亚被海洋淹没了,小岛屿为恐龙和其他陆地物种提供了避难所。孤立的环境让这些物种的进化途径发生了一些奇怪的转变。Litovoi不成比例的小脑袋就是岛屿效应的一个例子。
早期的考古研究发现,栖息在岛屿上的河马,山羊甚至原始人类都出现了大脑减小的现象。由于大脑需要消耗大量能量,因此在资源往往有限的岛屿上,更小的大脑有利于较小能量消耗。
这一发现与罗马尼亚出土的其他动物物种相吻合,这些物种也显示出岛屿生物的进化迹象。例如,来自白垩纪罗马尼亚的一些恐龙体型都相对矮小。马扎尔龙(Magyarosaurus)是一种长颈草食性恐龙,他们是泰坦巨龙(titanosaur)的缩小版。就像名字所描述的一样,泰坦巨龙的体型可以像蓝鲸一样大,而其缩小版的罗马尼亚马扎尔龙只是和一头牛差不多大小。
更有趣的则是巴拉乌尔龙(Balaur bondoc)。这种食肉动物的体型大小与其近亲伶盗龙(Velociraptor)相当;但是,伶盗龙每只“手”上有三个手指,脚上有一个大型趾爪,而巴拉乌尔龙每只“手”只有两个手指,脚上却有两个趾爪。
如果小脑袋的Litovoi是“岛屿效应”的结果,那么,它将是成为最早的哺乳动物“岛屿效应”案例。此外,它还表明,“减少大脑尺寸但不减小体型”,是动物应对岛屿生活做出的另一种进化方式。
Litovoi独特的进化还不仅如此。恐龙时代的哺乳动物通常都是小型的,都是夜间生活的食虫类动物,直到6600万年恐龙的统治时代结束后,才进化出更丰富的类型。但是,研究人员在过去几十年间采集到的化石表明,情况可能不是这样的。在恐龙的鼎盛时期,哺乳动物确实保持相对较小的体型,但它们的形式是多样化的:从史前的浣熊和土豚,到类似于海狸和飞鼠的远古哺乳动物。
多中心化在中生代期间蓬勃发展,演变成各种大小的物种,栖息在从森林到沙漠的不同环境之中。像Litovoi这样的多瘤齿兽正是恐龙时期多样化的哺乳动物的一员,他们堪称“迄今为止最成功的哺乳动物”:即使在恐龙统治时代,尺寸也并非决定性的生存因素。