推翻达尔文猜想冰期动物竟起源于青藏高原
“经过冰河世纪的筛选，这些高原上的动物，有的继续保持原来的耐寒习性，有的后代发展出更多方面的适应性，比如说它们的后代能到非洲、南美。这些都形成了今天生物多样性的其中一个基础。”在格致论道讲坛上，中科院古脊椎动物与古人类研究所副所长、研究员邓涛与我们分享了冰期动物演化的研究故事。
为什么会到这个研究所工作呢？因为我热爱大自然。
小時候没有电视，更没有网络，可书还是有的。我父母都是中学老师，我父亲是教外语的，家里有一些国外的书，主要是前苏联的。
我记得有本书里面讲的是一个小孩子跟着考察船到北极去探险。虽然我当时看不懂书的内容，但它里面有很多插图，比如说北极熊、北极狐、海豹。
我觉得很有意思，就拿透明纸蒙住插图，把它画下来。
北极，对我来说是遥不可及的，但县城的北郊总该是可以去的。因此我总是想去外面。
上中学时，我会骑自行车了，就有了更大的追求，也就是所谓的“诗和远方”。我家在四川宜宾，因此所谓的远方，也只是十几公里到二十几公里以外。
可是我心有不甘，想去真正的远方。
走遍天下的专业
年，填高考志愿的时候，我看到了北京大学的招生简章，其中有幅图是北大古生物专业的同学，他们在大连海滨进行海洋生物实习。
这不就是我想要去的地方，想要做的事儿吗？
所以我就填了这个专业，然后非常幸运的被录取了。到学校后，跟同学聊天时，我才发现我是唯一一个第一志愿学古生物专业的学生。
在那个年代，大家都说“学好数理化走遍天下都不怕”，而学了古生物专业，也是真正能走遍天下。
读大学的每个夏天，我们专业的都可以到野外去实习。从南到北、从东到西，很多国家的很多地方，我们都去过了。
在研究所，我们可以去世界各地考察。下图是在美国的西部，我和国外的同行一起进行科学考察。
对向往大自然、喜欢户外的人来说，还有一个地方更有吸引力。哪怕是走遍世界各地，我们最想的，还是到西藏去、到高原去、到世界的屋脊去。
在这里，能感受伟大的大自然和它特别的文化。那这一片冰天雪地和我的专业、工作有什么关系？
第一次去西藏，我是要研究生物的进化过程、地球的变迁和青藏高原的沧桑变化，因此我们需要找到青藏高原隆升过程的证据。
下图是典型的冰河世纪动物——猛犸象、剑齿虎、野马、大角鹿、披毛犀。
大家可能经常听说，在西伯利亚的冻土里找到了冰冻的动物，也就是死亡动物的尸体，例如上万年的猛犸象、披毛犀、洞狮，以及其它的一些冰期的动物。
上图右边是在波兰的某沥青湖里找到的化石。它像是一个木乃伊，好比沥青把它的水分抽干，使它的皮肤、肌肉、毛发都被保留下来，因此我们就知道它是披毛犀。
因为全球变暖，很多冰河世纪的动物灭绝了，冰河世纪也消失在一万年前。但是我们的祖先，古人类在几万年前跟它们相遇过，甚至把它们作为猎物。
上图是在法国南部的洞穴里，古人类留下的画。我们可以很清楚的看见，这些动物是长着长毛的，以适应寒冷的气候。
寻找冰期动物的起源
那它们的起源是在哪里呢？
上图蓝色地区是冰河世纪快结束时，披毛犀的分布地区。
它在靠近欧亚大陆北边、靠近北极圈的地方分布非常广泛，而因为北极圈很冷，往南就变少了。
冰河世纪开始之前，这些动物可能是起源于北极圈。随着冰河世纪的到来，全球变冷，它们就向南扩散。
达尔文在年出版的《物种起源》里面，他认为冰期动物是在北极起源的。他说：“生命的水体，也沿着从北极低地到赤道高地这一条徐缓上升的线，把其携带的生命漂浮物，留在了我们的高山之巅。”
为什么说“留在我们的高山之巅”呢？
因为全球变暖后，这些动物在海拔低的地方没有办法生存。今天我们在青藏高原可以看见很多耐寒的动物，例如藏羚羊、藏野驴、牦牛、雪豹，以及我们不太熟悉的岩羊、藏原羚、盘羊，都在高原上。
按照达尔文当时的想法，它们的祖先是从北极来的，这仅仅是想法吗？实际上有些证据。
在末次冰期，也就是在冰河世纪快结束的时候，在贝加尔湖地区很靠近北面的地方，牦牛的化石被发现。在阿拉斯加，藏野驴的化石也被发现了。看起来达尔文提出的观点是正确的。
可达尔文完全正确吗？进化论是正确的，可是在年，达尔文的很多证据是不太充分的。
进化论最重要的其中一个基石——遗传学，那个时候还没有人认识，很多古生物的证据链也是不完善的。
这其实也是达尔文伟大的地方，他根据这些蛛丝马迹推导出了完全正确的进化论。
但也有人怀疑他的一些细节，比如说这个法国传教士和古生物学家。二三十年代，他来到中国，取了个中国的名字叫德日进。
作为一个科学家，他尊重事实。上图右方是他在河北阳原县泥河湾，研究的哺乳动物的化石，这是一个犀牛的乳齿。
乳齿是刚出生长出来的那一副牙齿，这说明这是只幼年的犀牛。而他发现这个犀牛确实是披毛犀，但是跟刚才提到的末次冰期的披毛犀不一样。
因为这个披毛犀生活在两百万年前，冰河世纪早期的时候，他觉得这个披毛犀是原始的。
按照达尔文的想法，原始的披毛犀，应该出现在更靠近北极的地方，而不是在西伯利亚南面或是河北出现。
他仅提出了这个疑问，但没有更多的材料。真正进展是在年，我们在甘肃的临夏发现了跟泥河湾一模一样的化石。
包括跟它完全一样的乳齿，还有完整的头骨、下颌骨。我们发现它确实跟后面的披毛犀不一样，它是更原始的。
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寻找冰期动物的起源
那么我们到哪儿，再找比它更早的祖先呢？
依照这个路线，我们是不是要再往南去？万年前是冰河世纪刚开始的时候，比万年前更早，就在多万年前到万年前之间，地质上称此阶段为“上新世”。
这时全球处在一个温暖的时期，我们显然不能到更南的地方去找它，那么我们该去哪里？
这张照片是初夏时的临夏盆地。盆地里是绿色的，可是远处的山上有雪、有雪峰。
高原是高寒的环境，因此我们想，更早的化石会不会在高原上？所以我们要到西藏去。
但它有几百万平方公里，我们要怎么找？
因此我们必须遵循两条线索：
第一，我们要寻找的那一段，沉积物要存在；第二，要有化石。比如说我要找鲨鱼的化石就一定要在海洋的沉积物里面找；我要找到披毛犀的化石，一定要在陆地上的沉积物里找。
最后，我们得到一个证据，这是青藏高原的第一块被研究的化石，实际上也是中国第一块用于研究的化石。
这原是英国人法尔康从青藏高原得到的化石，但不是他自己采集的。
我们的几个藏族同胞去印度做贸易，法尔康发现他们身上戴的护身符，其中有两块竟然是化石，他鉴定出这就是犀牛的化石。
但他认为这个和在印度生活的印度犀、独角犀是一样的，这个事情就搁置了。
而这对我们很重要，我们要去西藏，要去札达，去他发现化石的地方。大家可能没有听说过札达，但西藏的阿里大家应该比较熟悉，是孔繁森生前工作的地方。
在扎达几百万年前的地层里面，我们找到了最早的披毛犀。下图的红点，就是我们找到化石的地方。
下图是札达的一个观景台，我们可以看见后面非常漂亮的雪山——依比岗麦神山，这个神山正对下来的位置就是我们找到披毛犀化石的地方。
我们找到的化石是骨折了的，它在地层里被保护着。
我们在野外用石膏绷带处理，医院里处理一样。我们把它采集回来，在实验室里修复，最终恢复成它们生活时候的状况。
它用它的角在雪地里刮开积雪来寻找食物，所以它的角跟现在犀牛的角最大的不同在于，它的角是扁的，而现在犀牛的角是圆锥状的，就是因为它们角的用途不一样。
因此，我们得到了一个结论，披毛犀走出了西藏。
在上新世、几百万年前，全球还是暖的时候，它只能待在高原上；可是在万年前的时候，它到达了甘肃的临夏盆地；
在万年前的时候，它到达了河北的泥河湾；在75万年前的时候，它到达了西伯利亚。
这只是找到的冰河世纪其中一种动物，那其他的这些动物，除了灭绝的以外，达尔文说有一部分留在高山，还有一部分留在它祖先的地方。
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留在高山之巅上
留在高山的，比如牦牛、雪豹；留在它祖先的地方的，北极狐、北极熊。它们也是在高原上起源的吗？
我们找到了证据——在高原上找到的雪豹的祖先的化石，这是它化石的复原图。
雪豹起源于高原上，但它也在冰河世纪来临时走出了西藏，它的后代甚至到了非洲、美洲。因为雪豹的祖先，实际上是现代所有大型猫科动物的共同祖先。
我们也在高原上找到了北极狐的祖先的化石，五百万年前，北极狐在高原上起源。
冰河世纪来临的时候，它们扩散到更多的地区，当全球变暖的时候，它们只能待在北极。
我们还找到了盘羊的化石，盘羊不仅扩散到西伯利亚，它还越过白令海峡到阿拉斯加，这是盘羊的其中一种。
在美国和加拿大交界处，有另外一个种叫加拿大盘羊，这两个种的祖先都是万年前起源于高原上的。
如果说高原是冰期动物起源的摇篮，那它本就是一直如此吗？
并不是这样的。我们研究了一个现在海拔为米，完全是高山草甸的地区。
我们用它的花粉化石恢复的环境，发现它一千万年前的海拔是0米，甚至还有棕榈树在这里生长。
那么这个地方什么时候达到了现在的高度？
所以，我们研究了一千万年前，在此地森林里生活的三趾马的化石。我们也在札达盆地找到了万年前的三趾马。
我们分析它的运动功能，能够证明它是在草原上生活的，而已经不在森林里了。但高原的植被是垂直分布的，草原在森林上限以上。
通过科学分析，我们重建当时的植被——万年前，森林和草原的分界线应该是在垂直高度四千米的地方，而我们找到化石的地方恰恰就在四千米。
也就是说在上新世时，它就达到了现在的高度，形成了一个冰雪的环境，于是耐寒的动物便在高原上起源了。
我们用一张图来重建这样一个过程——三千万年前，高原在两千多米的地方；一千五百万年前，高原隆升到三千米；五百万年前，高原变成了现今的高度，形成一个冰雪的环境。
札达的年平均温度是零度，所以高原上的动物形成了耐寒的习性。到了冰河世纪，万年前时，它们走出了西藏。
而当时全球的其他动物都是适应温暖气候的，那个时候的北极都比现在温暖得多，所以那些具有耐寒习性的动物，只能待在高原上。
可是当冰河世纪来临时，这些高原上的动物就获得了优势。我们把这个行为叫做动物的预适应，它们走出了西藏，替代掉了那些原来生活在低海拔的、喜欢温暖的动物。
不仅如此，经过冰河世纪的筛选，这些高原上的动物，有的继续保持原来的耐寒习性，有的后代发展出更多方面的适应性，比如说它们的后代能到非洲、南美。这些都形成了今天生物多样性的其中一个基础。
本文转载自“格致论道讲坛”（ID：SELFtalks）
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