颅骨研究表明芝加哥的啮齿动物正在迅速进化
一般来说，进化是一个漫长而缓慢的过程，由几代人传递的微小变化，在数千年或数百万年的时间里产生新的适应甚至新物种。 但是，当生物面临周围世界的巨大变化时，它们有时会迅速适应以更好地生存。 科学家们最近发现了一个实时进化的例子，藏在芝加哥菲尔德博物馆的藏品抽屉里。 通过比较花栗鼠和田鼠的头骨芝加哥地区在过去 125 年中收集的，研究人员发现证据表明这些啮齿动物一直在适应日益城市化的环境中的生活。 “博物馆藏品让您进行时间旅行，”哺乳动物学家、菲尔德博物馆 XCT 实验室经理、《综合与比较生物学》杂志上一篇新论文的合著者斯蒂芬妮·史密斯 （Stephanie Smith） 说，详细介绍了这一发现。 “而不是局限于研究在一个项目或一个项目过程中收集的标本人的一生中，自然历史收藏使您能够在更符合进化的时间尺度上看待事物。 菲尔德博物馆的哺乳动物收藏品由来自世界各地的 245,000 多件标本组成，但博物馆所在的芝加哥的动物尤其具有代表性。 更重要的是，这些系列代表了上个世纪的不同时刻。 “我们有超过 100 年历史的东西，它们都在与今年收集的东西一样好，“史密斯说。 “我们认为，这是一个很好的资源。” 研究人员挑选了芝加哥常见的两种啮齿动物：东部花栗鼠和东部草甸田鼠。 “我们选择这两个物种是因为它们具有不同的生物学特性，我们认为它们对城市化压力的反应可能不同，”菲尔德博物馆哺乳动物助理馆长、该研究的合著者安德森·费约说。花栗鼠与松鼠同属一科，大部分时间都在地上度过，在那里它们吃各种各样的食物，包括坚果、种子、水果、昆虫，甚至青蛙。 田鼠与仓鼠的关系更密切。 它们主要吃植物，并在地下洞穴中花费大量时间。 该研究的两位合著者，菲尔德博物馆女性科学实习生 Alyssa Stringer 和 Luna Bian，测量了 132 只花栗鼠和 193 只田鼠的头骨。 该团队专注于头骨，因为头骨包含有关动物感觉系统和饮食的信息，它们往往与整体体型相关。 “从头骨中，我们可以了解动物如何以许多不同的、与进化相关的方式发生变化——它们如何处理环境以及它们如何获取信息，”史密斯说。 Stringer 和 Bian 对头骨的不同部分进行了测量，记录了头骨的整体长度和行的长度等信息牙齿。 他们还为 82 只花栗鼠和 54 只田鼠的头骨制作了 3D 扫描。 这部分分析称为几何形态测量学，需要以数字方式将头骨扫描件彼此堆叠在一起，并比较它们上不同点之间的距离。 这些分析揭示了过去一个世纪啮齿动物头骨的微小但显着的变化。 随着时间的推移，花栗鼠的头骨变得更大，但嘴巴两侧的一排牙齿变得更短。田鼠头骨中容纳内耳的骨质肿块随着时间的推移而缩小。 但目前尚不清楚他们为什么会发生变化。 为了找到这些变化的解释，科学家们求助于温度和城市化水平的历史记录。 “我们非常努力地想出一种方法来量化城市化的传播，”Feijó 说。 “我们利用卫星图像显示了建筑物覆盖的面积，其历史可以追溯到 1940 年。” （1940 年之前的标本要么来自这些地区在 1940 年仍然是野生的，因此可以安全地假设在此之前是野生的，或者来自芝加哥市中心等高度城市化的地区。 研究人员发现，气候变化并不能解释啮齿动物头骨的变化，但城市化程度可以解释。 动物头骨变化的不同方式可能与日益城市化的栖息地对它们的不同影响方式有关。 “在过去的一个世纪里，芝加哥的花栗鼠一直在更大，但他们的牙齿越来越小，“Feijó 说。 “我们认为这可能与他们吃的食物种类有关。 他们可能吃了更多与人类相关的食物，这使他们更大，但不一定更健康。 同时，他们的牙齿更小——我们认为这是因为他们吃的硬食物少了，比如他们通常吃的坚果和种子。 另一方面， 田鼠的听觉大疱较小，即与听力相关的骨骼结构。 “我们认为可能与城市的嘈杂有关——让这些骨头更小可能有助于抑制过多的环境噪音，“史密斯说。 虽然这些啮齿动物已经能够进化出一些小的变化，使其更容易在人类中生活，但带回家的教训并不是动物会适应我们扔给它们的任何东西。 相反，这些耳骨较小的田鼠和牙齿较小的花栗鼠证明了人类对我们的环境以及我们使世界变得更困难的能力有多么深远我们的动物同胞生活。 这是一个警钟。 “这些发现清楚地表明，干扰环境对野生动物有可检测的影响，”Feijó 说。 “变化可能在你的眼皮底下发生，除非你使用博物馆藏品等资源，否则你不会看到它正在发生，”史密斯说。