在家里观察猫咪追逐激光笔时,人们总能注意到猫科动物灵敏的身姿与爆发力。如果在动物园看到猎豹在草地上奔跑,那种修长且为了飚速而生的骨骼特征更是令人过目难忘。长久以来,古生物学家根据骨骼化石的外貌,一直认为几万年前的北美草原上也生活着本土猎豹。最新发表在《Current Biology》(细胞出版社)上的古 DNA 测序打破了这个维持百年的固有印象。古 DNA 测序(ancient DNA sequencing)指提取远古遗骸中残存遗传物质的技术,就像给几万年前的化石做亲子鉴定。
加州大学圣克鲁兹分校分子生态学家莫莉·卡萨特-约翰斯顿(Molly Cassatt-Johnstone)团队主持了这项研究。他们研究了特鲁曼美洲猎豹(Miracinonyx trumani)这一灭绝物种。遗骸数据显示,它的血缘关系与现存美洲狮更为接近。**基因证据显示,它与美洲狮在约 260 万年前分家,而与真正的非洲猎豹早在约 470 万年前就各奔东西了。**这项发现宣告大家习惯叫了百年的「美洲猎豹」需要改写分类,它本质上是一只长着跑车身材的美洲狮。
3万年前化石引发乌龙,科学家原本只想找美洲狮
研究团队的工作起点源于一场检测乌龙。团队在加拿大育空地区搜集到了 3 块化石。这些化石距今约 3.1 万年,采样地点位于蓝鱼洞穴(Bluefish Caves)与上石英溪(Upper Quartz Creek)。化石出土位置远在北方,大大超出了以往已知的美洲猎豹活动范围。学者们最初普遍推测,它们只是普通的美洲狮化石。
为了验证这一猜想,研究人员从化石中提取古 DNA 并进行基因组测序。测序数据出来后让全组人大吃一惊。这 3 块骨头并非美洲狮,而是货真价实的美洲猎豹。卡萨特-约翰斯顿直言,这次偶然发现就像引发了一场雪崩。它顺藤摸瓜带出了针对该物种演化史的全新认知。
这些来自育空的新标本,将美洲猎豹的已知生存版图大幅向北推进。此前学术界发现的化石大多集中在现今美国本土。那些地点从南部阳光明媚的佛罗里达州一直延伸到北部大平原。加拿大化石的确认,证实了这种猛兽在冰期时代拥有强悍的气候适应力,生存足迹跨越整片北美大陆。
图:北美地图:既有化石点与本研究育空/怀俄明新标本位置。来源:M. Cassatt-Johnstone et al./Current Biology 2026,转自 Science News
260万年前才分家,基因数据把猎豹踢出家族主干
在传统解剖学研究中,骨骼形态常常是划分物种亲疏的关键依据。美洲猎豹拥有与非洲猎豹相似的瘦长四肢、扩大的鼻腔以及便于高速呼吸的气道。这让几代古生物学家都坚信两者是亲兄弟。然而,DNA 测序展现出了截然不同的家族树脉络。
分子钟分析显示,美洲猎豹与现存美洲狮(puma)的共同祖先大约生活在 260 万年前。260 万年前恰好是北美洲大冰期正式发端的时代。两大猫科血脉正是在此时分道扬镳。相比之下,它们与真正的非洲猎豹的分化时间要追溯到约 470 万年前。在那个遥远的地质年代,人类的远古祖先甚至还没学会直立行走。
470 万年与 260 万年的时间差,在基因层面上拉开了巨大的血缘距离。**遗传数据表明,美洲猎豹归属于美洲狮谱系衍生出的分支,并非猎豹属在美洲的拓展。**遗传学事实清晰地表明,它与真正的猎豹只是长得像的远房表亲。
冲刺90公里身材背后,两条猫科动物血脉撞了衫
既然基因关系与美洲狮更亲,为什么美洲猎豹会演化出酷似猎豹的外形?生物学上将这种现象称为趋同演化(convergent evolution)。不同生物为了适应相似的环境压力,会各自独立演化出相似特征。这就像鲸鱼和鲨鱼为了游动都长出了流线型身躯。
在几百万年前的北美大草原上,主要食草动物是奔跑极快、冲刺速度能达到近 90 公里/小时的叉角羚。**为了在旷野中捕获这种媲美城市道路限速的高速猎物,美洲猎豹的祖先承受着巨大的捕食压力。**随着世代演化,它们的腿骨逐渐拉长,体型变得纤细轻盈,在外表形态上撞衫了远在非洲的猎豹。
图:复原图:瘦长似猎豹的猫科动物在荒原追一只大鼻羚羊。来源:Science News
这种外骨骼形态的相似性欺骗了人类科学家上百年。基因证据清楚地揭示出,美洲猎豹虽然长着一套特化奔跑的跑车外壳,其内在遗传底色依然属于美洲狮家族。它没有死磕陆地高速追逐,依然保持着美洲狮祖传的灵活生存策略。
北美平原捕食者改刷海鲜,同位素测出虎鲸同款食谱
除了颠覆亲缘分类,古 DNA 与化学分析还揭示出了美洲猎豹令人意想不到的隐藏食谱。研究人员对化石进行了氮同位素分析(nitrogen isotope analysis)。这项技术通过测定骨头中的重氮原子比例,推算生物在食物链中的位置。它相当于把动物生前吃的每一餐都记录在骨骼账本里。
出土于怀俄明州大平原的标本显示出了典型的陆生食肉兽特征。数值表明,它们平时主要猎捕陆地食草动物。然而,育空地区的新标本却测出了显著偏高的高重氮水平。这种同位素标记水平甚至可以与虎鲸等海洋顶级捕食者相媲美,表明那里的美洲猎豹可能主要依赖鱼类为食。
范德堡大学古生态学家拉里萨·德桑蒂斯(Larisa DeSantis)并未参与此项研究。她指出,利用丰富且不易受伤的食物来源,对顶级捕食者而言是极佳的策略,堪称双赢。在寒冷的北方高纬度环境里,放弃困难的陆地追捕转而捕食大群回游的鱼类,展现出了这种猛兽超乎想象的生态适应力。
改掉错叫百年的名字,演化故事不需要假猎豹
这项研究最深刻的启示,在于纠正了一个长期误导公众与学界的概念。卡萨特-约翰斯顿在研究中强调,直接将它称为「美洲猎豹」,会让人下意识地联想到特定猎豹的习性。这对于该物种而言并不合适。
从约 250 万年前出现在北美,到约 1.6 万年前与众多冰期巨型哺乳动物一同灭绝,特鲁曼美洲猎豹在地球上存在了漫长的岁月。它并未从远方迁徙而来,其演化轨迹在北美本土独立完成。
古 DNA 测序展现出的真相,比单纯的形态分类更加精彩丰富。重新认识这种古老猛兽,让人们意识到自然演化远比人类给出的名字更加复杂多元。当大家不再用猎豹的框架去定义它时,这只独特的北美猛兽才真正展现出了属于它自己的真实面貌。
参考链接:
- Science News《Was the ‘American cheetah’ a cheetah at all?》
- Current Biology 原研究