加州大學聖克魯斯分校(University of California, Santa Cruz)的科學家們領導的一項新研究,正在重塑人們對 Miracinonyx trumani 的認知,這種已滅絕的北美掠食動物通常被稱為美國獵豹。
核基因組和穩定同位素的證據表明,這種動物實際上並非獵豹。相反地,牠們是美洲獅(puma)高度適應的近親,而生活在極北地區的族群,為了在北極環境中生存,似乎嚴重依賴魚類。
這項發表在《Current Biology》期刊上的研究結果,也將該物種的已知分布範圍向北延伸了約 20 個緯度。在懷俄明州和佛羅里達州等地,M. trumani 在溫帶草原上扮演著通才掠食者的角色。然而,在北極育空地區(Arctic Yukon),這些貓科動物則扮演著截然不同的生態角色,作為第三級消費者,很可能專門捕食鮭魚等洄游性魚類。
成年 Miracinonyx trumani 據估計平均體重約為 150 磅,肩高約 3 英尺,從頭部到尾巴尖端長度約 8 英尺。牠們纖細的身體和長長的前腿,可能幫助牠們在更新世北美洲的開闊景觀中有效移動。儘管牠們的體型比例與現代獵豹相似,但越來越多的證據表明,這些貓科動物是更為多樣化的獵手,能夠在陸地上追逐獵物,同時利用強壯的前肢抓住並固定獵物。
「這些貓科動物的適應性非常強,就像今天的美洲獅在其分布範圍內一樣靈活,」該研究的主要作者、加州大學聖克魯斯分校古基因組學實驗室的博士候選人 Molly Cassatt-Johnstone 表示。「我們發現了調節晝夜節律的某些基因發生了功能喪失突變,這表明牠們可能已經適應了北緯地區夏季和冬季極端的日照週期。」
多年來,M. trumani 在關於冰河時期北美洲生態學的理論中扮演了重要角色。科學家們經常將這種掠食動物視為解釋美國叉角羚(American pronghorn)非凡速度的可能原因。
根據「過去掠食者的幽靈」假說,叉角羚之所以變得異常快速,是因為牠們與一種能夠高速追逐的獵豹般掠食者一同演化。從這個角度來看,牠們的速度是一種演化上的防禦機制,以抵抗後來消失的獵人。
新的基因組證據改變了這一圖景。研究人員證實,M. trumani 是現代美洲獅的姊妹物種,約在 260 萬年前與該演化譜系分道揚鑣。因此,牠們狹窄的「獵豹般」體型,似乎是演化趨同(evolutionary convergence)的一個生動案例,即不相關的物種因為面臨相似的環境壓力,而獨立發展出相似的特徵。
為了研究該物種如何在如此不同的棲息地中生存,研究人員對 23,000 至 31,000 年前的化石進行了高覆蓋度的基因組定序。這些基因組揭示了可能幫助北方族群應對晚更新世嚴酷條件的遺傳特徵。
本研究分析的來自育空地區的化石標本,是在 Tr'ondëk Hwëch'in 和 Vuntut Gwitchin 原住民傳統領地發現的,並尊重他們對這些土地的深厚關係和管理權。
基因分析還揭示了一種不尋常的感官特徵。M. trumani 和研究中採樣的每一種貓科動物譜系,都缺乏一種負責產生與偵測酸味相關的受體的功能性基因。貓科動物已知缺乏「甜味偏好」,但這是貓科動物中首次記錄到與酸味感知相關的基因失活案例。類似的感官喪失有時與高度專業化的飲食有關。
「這種食肉動物的分布範圍非常廣泛,從北極一直到美國本土的南部地區,」阿拉斯加大學費爾班克斯分校(UAF)漁業與海洋科學學院的教授、共同作者 Matthew Wooller 表示。「牠們在其分布範圍的兩端都展現出極端的專業化,同時又以兩種完全不同的食物來源為食。」
滅絕前的低遺傳多樣性
研究結果也為 M. trumani 在更新世末期最終消失的原因提供了新的線索。研究人員發現,來自懷俄明州和育空地區的動物都呈現出較低的遺傳多樣性。
然而,與現代美洲獅不同的是,這些族群並未顯示出嚴重的近親繁殖或急劇的種群瓶頸跡象。相反地,遺傳記錄顯示,從早更新世到晚更新世,種群呈現出一個逐漸下降的趨勢。這種長期的減少可能解釋了為什麼該物種的化石相對罕見,以及這些貓科動物為何可能變得越來越容易滅絕。
該研究的資深作者、加州大學聖克魯斯分校生態學與演化生物學教授兼古基因組學實驗室聯合主任 Beth Shapiro 表示,單純的低遺傳多樣性不足以導致該物種滅絕。「Miracinonyx 在沒有我們預期中滅絕前會出現的近親繁殖跡象的情況下,持續了很長時間,」她解釋說。「下降是緩慢的,而非突然的,這可能就是當氣候變化時,牠們無法適應的原因。」
這些發現也凸顯了僅僅根據外觀來判斷已滅絕動物身份的風險。研究人員認為,「美國獵豹」這個標籤在兩個方面具有誤導性。它暗示了與真正的獵豹有著密切的演化關係,以及相似的專業化狩獵策略,而新的證據均不支持這兩點。
這項研究是透過一項合作進行的,參與者包括來自 UAF、育空古生物學計畫(Yukon Palaeontology Program)和德梅因大學(Des Moines University)的科學家。