Science：恐龙灭绝后哺乳动物的进化是体型优先还是大脑优先？

原创 赵喜同学 XI区 收录于合集 #科普 49个

众所周知，CT技术除了在医学领域广泛应用外，在其他科学领域，也有非常大的价值，比如我们今天分享的这篇Science（IF：49.962）的文章。

现代哺乳动物以其巨大的大脑而闻名。但对生活在恐龙大灭绝后不久的哺乳动物头骨的分析表明，这并不总是一个定论。

最近《科学》杂志上报道的一项研究发现，在恐龙消失至少1000万年后，哺乳动物变得更强壮，但没有更聪明。

Arctocyon primaevus（头骨）是一种古新世哺乳动物，生活在非鸟类恐龙的大灭绝事件后不久。一项对恐龙灭绝前后哺乳动物大脑体积的新分析显示，哺乳动物的身体大小在事件发生后迅速增加，但大脑大小滞后。

委婉地说，这违背了传统智慧。

现代哺乳动物的大脑是动物王国中体型最大的。大脑进化是如何以及何时发生的是一个谜。有一种观点认为，6600万年前中生代末小行星撞击后，所有非鸟类恐龙的消失为哺乳动物留下了一个真空。最近发现的化石可追溯到古新世，即6600万至5600万年前的灭绝后时期，确实揭示了一个繁荣的哺乳动物物种群，其中许多物种比它们的中生代前辈大得多。那是哺乳动物时代的黎明。

Arctocyon primaevus 和 Hyrachyus modestus复原图

恐龙的灭绝打开了一扇大门，很快就挤满了一批奇怪的新哺乳动物物种，其中许多比它们早期的祖先大得多。其中包括Arctocyon primaevus（右），一种与现代猪和羊关系密切的食肉动物。虽然这些古新世哺乳动物的大脑相对较小，但在随后的始新世，大脑的大小增加了。这一时期出现了哺乳动物，如犀牛和貘的祖先Hyrachyus modestus（左）。

在发现这些化石之前，普遍的看法是，在恐龙大规模灭绝之后，哺乳动物的大脑很可能与身体一起快速增长，所有东西都像一个膨胀的气球一样一起增长。

但是，这些在科罗拉多州和新墨西哥州发现的古新世化石群，以及对之前在法国发现的化石的重新检查，现在正在解开这个故事，因为科学家们有机会随着时间的推移实际测量哺乳动物大脑的大小。

研究人员使用计算机断层扫描（CT）技术对新发现的古新世化石进行了扫描。这些标本包括17组古新世（约6500万至5500万年前）和17组始新世（约5600万至3400万年前）的哺乳动物化石。

研究小组的发现令人震惊：相对于它们的体型，古新世哺乳动物的大脑相对小于中生代哺乳动物的大脑。研究小组报告称，直到始新世，哺乳动物的大脑才开始发育，主要是负责感觉的区域明显独立地发育增大。

头颅图显示了紫色的新皮质，其中Arctocyon primaevus（A）的新皮质似乎比Hyrachyus modestus（C）大

为了追踪哺乳动物大脑大小随时间的变化，研究人员利用CT扫描对哺乳动物头骨内的大脑病例进行了追踪。A是古新世哺乳动物Arctocyon primaevus的头盖骨，其感觉区域包括嗅球和以紫色突出显示的新皮质。C是始新世哺乳动物Hyrachyus modestus的头盖骨，以及中生代和新生代早期哺乳动物的系统发育的广义最小二乘法（PGLS）回归。

log10的残值（嗅球体积与颅内体积）和log10的残值（岩部小叶体积与颅内体积）使用主要拓扑结构在中生代和新生代早期哺乳动物中随时间和系统发育的进化变化。

研究人员认为，随着世界摆脱大规模灭绝的尘埃，肌肉是哺乳动物的优先事项，帮助稀有幸存者迅速填补空缺的生态位。但在大约1000万年后，随着生态位的饱和和竞争的加剧，哺乳动物开始发展新的技能，帮助它们从树枝上抓取难以触及的果实，逃离捕食者或捕捉猎物。

西雅图华盛顿大学的进化生物学家David Grossnickle说，大多数现代哺乳动物的大脑相对较大，因此仅对现代物种进行研究的研究可能会得出结论，大型大脑在哺乳动物祖先中进化过一次。但他说，这项研究揭示了一个“更有趣、更微妙的故事”，即这些大脑在许多不同的群体中分别进化。这表明了化石对于精确拼接进化史是多么重要。

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文献原文：

Smith FA. The road to a larger brain. Science. 2022 Apr;376(6588):27-28.

Bertrand OC, Shelley SL, Williamson TE, Wible JR, Chester SGB, Flynn JJ, Holbrook LT, Lyson TR, Meng J, Miller IM, Püschel HP, Smith T, Spaulding M, Tseng ZJ, Brusatte SL. Brawn before brains in placental mammals after the end-Cretaceous extinction. Science. 2022 Apr;376(6588):80-85.

本文不用于商业用途。

2022年5月13日

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原标题：《Science：恐龙灭绝后哺乳动物的进化是体型优先还是大脑优先？丨用CT来解密》

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