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追溯猫科动物
发布时间:2024-12-06
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“不过是进化历程中一眨眼的工夫,这些古老的猫就被驯化成了像加菲猫一样的家养猫。”

——斯蒂芬·奥布蒂恩

据国际爱猫者协会确认,世界上现存的纯种猫有41种。当然,由这些纯种猫交配繁殖的杂种猫多不胜数。无论是野生猫还是家养猫,它们无疑是世界上最成功的肉食动物,因为它们的足迹已经遍布世界各地——除了南极洲。看一眼陪伴你多年的宠物猫,你能想象它是古代欧洲野猫的近亲吗?

猫的起源

现在所有的肉食动物,包括猫在内,都是从一类叫作“细齿兽超科”的古代动物进化而来。细齿兽超科动物大约生活在6600万年前到3300万年前。细齿兽超科动物进化为始猫(Proailurus),也叫原猫,它们是世界上最早的猫,大约生活在2500万年前,是地球上出现的第一种真正意义上的猫。

关于猫科动物家族曾有的繁荣,我们很难从1000万年前的化石中找到证据。这是因为,尽管始猫在地球上生活了至少2500万年,考古学家却无法利用化石证据找到这种世界上最早的猫消失的节点。

随着始猫的渐渐没落,猫科动物家族史出现了转折,一种新的猫科动物——假猫(Pseudaelurus)出现了。在北美洲发现的一些形成于中新世早期的化石,记录了那时候发生的变化。北美洲的超大型猫型超科动物灭绝后,直到中新世中期,假猫才出现在北美大陆上。科学家认为,所有现代的猫都是由假猫进化而来的。

猫科动物“大移民”

大约300万~1000万年前,海平面下降,大陆之间露出了连接两块大陆的狭长地带——陆桥。于是,远古的猫科动物穿越陆桥,来到了没有竞争的新丛林安家,渐渐地遍布全球。

猫科动物至少经历了10次类似的跨大陆“移民”才发展到今天的规模。然而,关于猫科动物的故事不仅仅是“移民”。海平面回升,将陆桥再次淹没,切断了“移民”的猫科动物与它们原来种群之间的联系。

“一个种群由于地理因素分开后,会慢慢地发生‘物种隔离’。”约翰逊说,“它们渐渐适应所在环境中的一切,并发生了一些改变。即便它们可以重新聚到一起,也不能在一起繁殖后代了,因为它们已经变成了不同的物种。‘物种隔离’的过程发生得很快,在过去的1100万年间发生了无数次。”

家猫的驯化

作为与人类关系最亲密的猫科动物,家猫经历了颇具波折的进化历程。据科学家分析,家猫是最接近非洲野猫、欧洲野猫以及荒漠猫的种系。它们的祖先大约生活在1100万年前的东南亚地区。有一些家猫从欧洲祖先进化而来,它们的后代目前依然存在于亚洲的许多地方。另外,一些家猫由跨越了白令陆桥(横跨今天的西伯利亚和阿拉斯加)的北美古猫进化而来。

从野猫到家猫的驯化,也许最早发生在北非地区的埃及,科学家在这里发现了家猫的第一个考古证据描述猫的象形文字以及墓穴中的猫骸骨。遗传学家发现的最新遗传学证据也支持了这样的猜测。猫作为宠物陪伴人类的历史,可能比我们之前认为的长得多。事实上,这样的驯化不止发生了一次,也不止在一个地方发生。

就这样,经过多次“移民”,猫科动物逐渐遍及全球。物种隔离和人工驯化加速了猫科动物的进化,使它们之间的差异越来越明显,直到形成不同的世系,成为在生物分类上不同的物种。

重现猫历史

不同的猫科动物之间究竟有怎样的亲缘关系?这是一个困扰生物学家多年的难题。生物学家大都选择利用化石证据建立猫科动物进化树,而这受到化石数量和完整程度的限制。美国得克萨斯州农工大学的分子遗传学家威廉·墨菲(William Murphy)一直对用化石推断猫科动物进化史的方法持怀疑态度:“由于发现的化石很少,他们只能利用牙齿、颅骨和颚骨等有限信息确认不同猫科动物之间的关系,这也许并不可靠。”

美国国家癌症研究所(NCI)的斯蒂芬·奥布莱恩(Stephen O'Brien)和沃伦·约翰逊(Warren Johnson)另辟蹊径,他们收集了当代猫的皮肤样本,从基因的角度出发,通过DNA序列比对,来寻找猫科动物进化路上的蛛丝马迹。事实上,“这项研究远比想象中困难,”约翰逊说,“一些种类的猫现在已经寥寥无几了,还有一些种类的猫生活在边远的地方。”

他们分析了这些猫的DNA,绘制出猫科动物的家谱。“DNA为我们提供了一个‘指南针’,使我们可以重现猫科动物在地球上的生活。”约翰逊解释说,“两个物种的DNA越相似,它们在进化树上的距离越近,分开的时间也越晚;反之差异越大,距离就越远,分开的时间越早。”

古生物学家的化石情结

尽管这幅猫科动物家谱堪称“完美”,但还是遭到了古生物学家的质疑。“古生物学家不愿意接受这幅由DNA序列比对得出的进化框架图。”美国得梅因大学的古脊椎动物学家朱莉·米琴(Julie Meachen)说,“我们希望能看到真实的化石。”

2010年,美国自然历史博物馆的古脊椎动物学家曾志杰(Jack Tseng)在青藏高原的札达盆地发现了120块属于10多个种系动物的化石。这些化石大部分是已经灭绝的羚羊、马和犀牛的四肢骨骼化石,也有一块颅骨、几片颚骨和几颗牙齿看起来似乎属于猫。经过研究,他们很快发现,这些碎片至少来自3只从未发现过的生活在600万年前至400万年前的猫科动物,它们比在非洲发现的最古老的猫科动物还要古老。

在《英国皇家学会学报》的一篇文章中,曾志杰将这种动物命名为布氏豹(Panthera blytheae)。他认为,600万年前,亚洲至少已经出现了三条分支:一条是包括雪豹和布氏豹的分支,一条是包括云豹的分支,还有一条是向现代老虎方向进化的分支。而且,布氏豹很可能在猫科动物进化树上有着更古老的祖先。

如果布氏豹确实属于进化树上的其他分支,这将改变猫科动物进化树上的一些重要分支点。然而,理清这些关系的唯一方法,就是多发掘一些完整的化石。

猫科动物迁徙路线

东亚豹属谱系和金猫谱系的猫科动物约在1000万年前到800万年前展开了第一次洲际迁徙,它们从亚洲向西进入非洲(线路A)。这一时期,海平面下降到-50米以下(见下图),红海两端的陆桥将非洲与阿拉伯半岛连接起来,方便了动物往非洲迁徙。与此同时,亚洲猫扩散至整个亚洲,并行经白令陆桥抵达阿拉斯加,向北美洲和南美洲扩散(路线日、C)。随着海平面回升分隔了各个大陆,猫科动物在新环境中演化出许多新物种,形成美洲豹猫与大山猫。在300万年前到200万年前,海平面再度下降,加上大陆位移,猫科动物向南迁徙,造就了南美洲的猫科物种。“更新世灭绝”导致了北美洲75%的大型动物消失,猎豹祖先逃过了灭绝的命运,回到了亚洲(路线口),然后又迁徙到非洲。而美洲狮在南美躲过了灭顶之灾,它们的许多后代又重新回到北美洲(路线E)。此后,猫科动物因为地质变化和环境变化,再次迁徙多达10次之多,并在新的环境哺育后代,从而形成现在的繁荣景象。

毛色里的基因秘密

黑色、橙色、白色、斑纹、虎斑、杂黄褐色…猫究竟可以有多少种毛色?为什么杂黄褐色的小猫一定是雌猫?

猫的毛色是由猫父母的基因决定的。猫的受精卵内有19对染色体,每一对染色体都有一条来自父亲,一条来自母亲。位于这两条染色体相同位置上的基因,叫作等位基因。有的等位基因在决定生物特征(比如毛色)时占主导地位,它们被称为显性基因(用大写字母表示),与之相对的是隐性基因(用小写字母表示)。当显性基因存在时,它所决定的毛色就会表达出来。

和人类一样,雌猫的性染色体包含两条X染色体,而雄猫是一条X染色体和一条Y染色体。决定毛色的基因只存于X染色体上,Y染色体对毛色不起作用。X染色体上决定毛色的基因是橙色基因和黑色基因,它们是一对等位基因,橙色为显性基因,黑色为隐性基因。

一只小猫要在父母那里各得到一条染色体,如果是雄性,就是XY组合。那么,这只雄性小猫只有一条X染色体,所有的细胞都只能表达这条染色体上的基因——不是橙色,就是黑色。

如果是雌性,也就是XX组合,这就有些复杂了。为了保证X染色体基因表达量的平衡,在胚胎发育过程中,雌猫会关闭一条X染色体的表达。然而,在细胞中,被关闭的X染色体是随机的。这样,雌猫不同的细胞可能表达不同的X染色体基因,比如有些细胞表达橙色基因,另外一些细胞表达黑色基因,于是这只小猫看起来就是杂黄褐色——橙色和黑色的嵌合体。所以,只要你看到杂黄褐色的猫都是雌猫。有的猫还带有白色,俗称“三花猫”,这种猫也必定是雌猫。

性染色体

是指决定性别的染色体,包括X染色体和Y染色体。其中,Y染色体较短,它所含的基因与雄性个体的发育和生殖有关。雌性个体有两条X染色体,即XX组合;雄性个体有1条X染色体和1条Y染色体,即XY组合。

不过,有时候雄猫也有可能出现杂黄褐色,这种情况非常罕见雄猫的性染色体含有两条X染色体,即XXY组合。不过,由于性染色体出现了变异,这样的雄猫是没有办法生育后代的。

这时候有人问了,那白猫是怎么来的呢?其实,白色不能算是一种毛色,这种白色是白化基因在起作用,让猫市来的颜色不能表达出来。这种白化基因不存在于XY染色体上,与性别没有关系。所以有时候两只白猫会生出有颜色的猫就不奇怪了,这只是带颜色的X染色体在白化基因的控制下没有在猫父母身上表达出来而已。