简单的单细胞微生物是如何成为鱼类和巴西猴子——以及我们——的复杂群落的?人们普遍认为，进化的过程总是在亿万年的时间里发生，随机的有利变化最终会逐渐向更复杂的方向转变。但事实可能并非如此。
斯蒂芬妮·e·皮尔斯·托马斯·卡伯特(Stephanie E. Pierce Thomas D. Cabot)是比较动物学博物馆(Museum of Comparative Zoology)的生物与进化生物学副教授、脊椎动物古生物学馆长，卡特丽娜·琼斯(Katrina Jones)是研究助理。研究人员最近在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表了一篇论文，对其中的七个假设进行了测试。
皮尔斯说:“这是一篇关于理解哺乳动物这种复杂特征是如何进化的基础论文，但它也是一个更广泛地理解复杂性进化的伟大模型系统。”“你回到非常古老的教科书，甚至是古老的脊椎动物古生物学教科书，人们会写道，‘哺乳动物’的脊椎非常复杂，而它们的祖先却不是。但没有中间地带。我们正试图找到两者之间的平衡点。”
人们通常认为，复杂性是随着时间的推移而缓慢发展的——就像琼斯所说的那样，这造成了这样一种印象:“一种不可阻挡的进化规律，或者一件不可避免的事情，每时每刻都在发生。”但琼斯和皮尔斯的数据集显示，哺乳动物和突触类动物(哺乳动物所属的分支)的复杂性比进化的大范围趋势所显示的要快得多。
脊椎复杂性的最大飞跃发生在犬齿类动物身上。犬齿类动物是已经灭绝的哺乳动物的先驱者，它们首先进化出了更多类似哺乳动物的活跃生活方式。这种跳跃，加上现存哺乳动物的新陈代谢和复杂性之间的相互关系，暗示着不断增加的活动水平可能触发了复杂性的进化。
琼斯说:“需要了解的重要一点是，进化并不总是在每个群体和每个时期以相同的速度发生。”“但有时把进化之谜的所有碎片放在一起是相当棘手的。”
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琼斯、皮尔斯和来自芝加哥菲尔德博物馆的合著者肯·安吉尔奇克需要编写他们自己的一套复杂的拼图。他们需要从世界各地的化石中收集数据。
皮尔斯说:“我们不得不对保存完好的脊柱进行彻底的检查，几乎百分之百的完好无损。”“我们在三年的时间里收集了这些数据……我们去了很多博物馆，从不同的时间点看了很多化石。”
标本来自德国、英国、南非和南美洲。但是无论研究小组在哪里收集骨头，他们经常遇到同样的问题:保存较差的化石。事实证明，如果你真的想研究这些骨骼，那么早期古生物学中展示化石的方法——在化石上涂上颜料，或者在化石上抹上灰泥，或者在化石上安上金属丝让它们直立起来——并不理想。
“以前没有人研究过脊椎是有原因的，”琼斯笑着说。“我们经常不得不使用微ct，它类似于医院的CAT扫描，但功能更强大，然后用数字技术从岩石上移除这些脊柱。”
但是现在科学家们有了广泛的数据集，各种各样的探索正在出现。他们在《自然通讯》上发表的新论文实际上是来自这些数据的第二篇论文——第一篇发表在《科学》杂志上，揭示了构成哺乳动物脊椎骨的区域的进化史。该团队正计划进行更多的研究，但可能要花费数年时间才能从这些数据集中挖掘出真知灼见。
“这是一个职业生涯的数据价值，”琼斯说。
这项研究是由国家科学基金会资助的。
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