冰河時代的化石之謎：爲何進化停滯不前？

作者 邁克爾·勒佩奇

對加利福尼亞州拉布雷亞瀝青坑數萬化石的研究發現，沒有明確證據表明任何物種在冰蓋擴展到大陸時因氣溫下降而發生進化，或者在冰川時期結束後的變暖階段發生進化。

加州州立理工大學波莫納分校的唐納德·普羅瑟羅說：“它們並不是像許多生物學家所認爲的那樣，隨着氣候變化而波動。儘管在2萬年前有明顯的氣候變化證據，但它們卻保持靜態。”

雖然查爾斯·達爾文認爲進化是緩慢而漸進的，但現在已經清楚，它往往是非常迅速的。有許多例子，從老鼠和臭蟲進化出對農藥的抗性，到隨着雪變得越來越少，貓頭鷹的顏色變得更棕。

然而，化石顯示許多物種在數百萬年中基本保持不變。活體動物中觀察到的快速進化現象，可能並不總是導致顯著的長期變化，因爲它不斷地反覆變化——換句話說，進化並沒有快速向前發展。

化石記錄通常過於稀少，無法對此進行驗證。但在拉布雷亞，成千上萬的動物在相對較短的時間內（過去5萬年）被保存在瀝青坑中。到目前爲止，已經回收了超過一百萬塊化石骨骼。

在這段時間內，氣候逐漸變冷，直到大約2萬年前的冰川最大期，之後又開始變暖。普羅西羅認爲，動物應該已經進化出適應更寒冷條件的能力，通過進化出更大的身體和相對較短的肢體來幫助保持體溫，這與今天生活在寒冷地區的許多動物相似。

他和他的同事們研究了28種鳥類和7種哺乳動物的化石，測量成年動物骨骼的大小以及肢體骨骼的厚度與長度比。這些哺乳動物包括已滅絕的野馬、駱駝、劍齒虎和美洲獅，還有野牛、美洲獅和猞猁。鳥類主要是像鷹和禿鷲等捕食者。

平均體型和相對肢體長度確實會隨着時間有所起伏，但在大約20,000年前並沒有顯著變化，Prothero 在奧地利維也納的歐洲地球科學聯盟最近會議上表示。“生物學家熟悉的時間尺度與我們這裡討論的10,000年時間尺度上發生的事情是截然不同的，”他說。

“我們沒有看到大家期待的適應性變化，尤其是那些認爲加拉帕戈斯雀能代表整個世界的人，”Prothero提到了一些著名的研究，顯示這些鳥類的快速進化變化。

針對他的發現，一些生物學家指出，像禿鷹和野牛這樣的大傢伙活動範圍很大，因此不太受局部氣候變化的影響。雖然在拉布雷，小型動物比較稀少，但團隊還是回去觀察了三種小型鳥類——烏鴉、喜鵲和草地百靈——結果依然相同。

“即使是我們能拿到好樣本的最小鳥類也沒有按預期對氣候作出反應，”Prothero表示。

他說，我們只是不知道爲什麼預期的進化變化似乎沒有發生。“我還是沒有一個好的答案來解釋爲什麼會出現這種停滯。”

安德魯·亨德里在加拿大麥吉爾大學指出，儘管拉布雷亞沼澤有大量化石，但它們提供的只是偶爾的快照，而無法詳細展示幾十年或幾個世紀的變化。“當代進化是在適應峰值之間反覆變化，”他說。“如果你有拉布雷亞的好數據，你就會看到這些。”

“更大的變化需要新的適應峰值與之前的峰值有顯著差異，”亨德里說。“這些大的轉變並不常見，因此在化石記錄中很難被捕捉到。”

“我認爲演講摘要或論文中提到的化石模式與當代時間尺度上發現的性狀變化並沒有明顯矛盾，”邁克爾·金尼森在緬因大學說。“並沒有普遍認爲當代進化最終必須導致長期的方向性進化或物種形成的假設。”

對活體動物的研究也表明，寒冷的條件並不總是與更大的身體或更短的肢幹有關，Kinnison表示，因此，Prothero認爲這應該總是如此的假設是值得懷疑的。