史无前例的研究科学家重现了一头长毛猛犸象从生到死的生活史

　　古生物学家重现了一只雄性猛犸象的生活史，17000年前它穿越了阿拉斯加。
　　我们可能无法在现实生活中研究一只会走路、会呼吸的长毛象，但如果我们可以跟踪它的运动足迹，并了解它从出生到死亡的旅程，那会是什么样子呢？科学家们有史以来第一次做到了这一点。
　　本周，一个国际研究小组在＂科学＂杂志上发表了一篇论文，揭示了一头雄性猛犸象长达28年的运动史。这篇文章以令人兴奋的细节讲述了它在阿拉斯加北部漫游的地点，它似乎最喜欢的地点（随着时间的推移），以及它最终死亡的地方。这篇论文提供了对这种生活在大约1.7万年前的动物无与伦比的洞察力。
　　在这只长毛猛犸象生命的头两年里，它的活动仅限于阿拉斯加北部内陆的一个地区。在2到16岁之间，它成为一个少年时，开始在更大面积的土地上活动。 作者认为，如果猛犸象的社会结构与今天的大象相似，这可能反映了群体的运动。 然而，当它在16岁左右成熟时，它开始长途跋涉，在它的一生中，它会经常返回阿拉斯加的特定地区。
　　上图：在阿拉斯加费尔班克斯大学的阿拉斯加稳定同位素设施中，猛犸象的分裂象牙(前景)。研究人员正在背景中准备进行一段猛犸象象牙的同位素分析。
　　大家可能会想，有了这样的深入发现，这些科学家肯定获得了完整的猛犸象骨架，或者收集了大量化石材料帮助他们形成假设。 但事实上，它们只有碎片：两根完整的象牙、部分头骨和一些带有完整牙齿的下巴。
　　但那些零散的部分就足够了。 该团队使用各种科学分析来阐明这头古老野兽的旅行。古代 DNA 揭示了它的性别和进化分支，这个术语的意思是拥有共同祖先的有机体 。 研究小组将一整根象牙从中间切开，以便取样和检查。为了更多地了解猛犸象的迁徙，他们使用了一种名为同位素分析的巧妙方法。
　　同位素就像化学足迹，它们存在于我们周围的一切之中。 能够读懂这些不同形式的化学足迹可以帮助我们更多地了解各种细节，例如，动物在哪里游荡。一些同位素会反映特定环境的地质；有些则反映了环境中的降水类型和季节。我们所有人（动物和植物）都会摄取它们并将它们融入我们的身体。 而科学家们，如果他们有合适的样本和工具，就可以＂阅读＂它们。 这是一门高度复杂的科学，但它在古生物学和考古学中越来越受欢迎，因为它可以揭示许多迷人的细节。
　　科学家们的大部分工作都围绕着其中一个象牙展开。 长鼻动物（猛犸象、乳齿象、大象及其近亲）是非常适合了解整个生活史的稀有动物之一。 这些历史记录都存储在它们的象牙中，从它们出生到死亡，每天的生长增量、饮食、季节甚至怀孕的信息都可以在这里读取。 因此，科学家选择象牙作为起点也就不足为奇了。 但令人惊奇的是，他们是如何做到这一点的呢？
　　上图：近距离观察分裂的猛犸象象牙，用蓝色染色显示生长线。图中还显示了象牙中部的一些取样点。
　　这项研究的共同负责人马修·伍勒 (Matthew Wooller) 是阿拉斯加费尔班克斯大学渔业与海洋科学学院和北方工程研究所的教授。他同时还是阿拉斯加稳定同位素设施的主任，该设施拥有对这项研究至关重要的高科技仪器（其全名：激光烧蚀多收集器电感耦合等离子体质谱仪）。
　　当然，光有技术是不够的。必须既了解如何设置设备，又知道如何使用它，这将影响最终的结果。合作研究者约翰娜·伊尔盖尔（Johanna Irrgeher）和托马斯·普罗哈斯卡（Thomas Prohaska）是同位素比率分析方面的专家，他们在最初的设置中帮助了伍勒和他的团队。这项工作正如伊尔盖尔所说的，获得精确的同位素比值测量＂仍然是一门艺术＂。
　　伊尔盖尔 反思了通常使用这种技术进行的研究类型：鱼类的耳骨研究。 对比一下，鱼的耳骨与猛犸象的象牙有什么不同呢？马修·伍勒解释道：＂我们采用了同样的高分辨率微技术，并将其应用于宏观的尺度（象牙）。＂
　　上图：马修·伍勒坐在北方UA博物馆的猛犸象象牙中间。
　　托马斯·普罗哈斯卡则表示 ，他相信＂要想成为一名优秀的科学家，你需要疯狂＂，其实他说的是一种工作的方式：有勇气以不同的方式思考，尝试别人甚至认为不可能的事情。他描述了这只猛犸象獠牙的巨大尺寸：长达1.7米，并将其与他们将用来分析它的仪器中非常小的空间进行了比较。曾经也有同事质疑道： ＂你想把这个象牙样本放到这么点大的设备？？你们这些人真是疯了！＂
　　＂不可否认，马修·伍勒确实把这项研究带到一个非常高的水平。＂伊尔盖尔 说道。
　　为了帮助他们了解猛犸象的旅行行踪，研究人员转向了锶同位素地球化学。未参与这项研究的辛辛那提大学古生态学家约书亚·米勒教授说，锶同位素是＂一种具有地理信息的化学标记，来源于动物的环境和当地地质，并由动物在进食和饮水时获得。＂简而言之，它几乎就像一个跟踪设备。锶在地下，它通过植物的根被植物摄取；食草动物吃植物，在不知不觉中又摄取了锶；锶储存在动物的牙齿中；然后，数千年后，科学家们可以判断出这种动物一生都去过哪里。
　　为了重建猛犸象生命的历史，他们使用了一种叫做＂isoscapes＂的东西，它绘制了在特定景观中发现的锶的类型。今天的两位合作者和其他研究人员，通过使用阿拉斯加大学哺乳动物博物馆收藏的啮齿动物标本的牙齿，绘制出了阿拉斯加地区各种锶的分布地图。
　　上图：研究中使用的猛犸象象牙的发掘图，摄于阿拉斯加北部布鲁克斯山脉。
　　他们从猛犸象死亡的地方开始，他们怀疑这一地区与2010年发现化石的地方很接近，然后往回追溯，追溯猛犸象从死亡到出生的路线。在将猛犸象的运动映射到同位素数据时，他们应用了某些逻辑推论。例如，他们假设＂这只猛犸象不会飞，＂伍勒的假设指的是，无法穿越悬崖或其他＂极端地形＂等不可能的地形。
　　马修·伍勒说道：＂这种动物在17000年前还活着，几乎是在最后一个冰河时代的鼎盛时期。 阿拉斯加以外的很多人都认为，我们在冰河时代被冰覆盖，但事实并非如此。大部分地区都没有被冰覆盖。＂伍勒回忆说：
　　＂我们从来都不知道，当质谱仪检测每一根象牙时，我们会看到什么。我们只是实时地绘制它，所以经常会发出，‘啊，看！它停了一会儿！’或‘哦，看！它又往北飞了!’的惊叹。＂
　　值得注意的是，猛犸象最常走的一些路线如今已经被驯鹿群所利用。也许更有趣的是，其中一些路线不仅靠近大量其他猛犸象化石被发现的地点，而且还靠近已知的古人类遗址。伍勒提出，如果阿拉斯加的所有猛犸象，甚至大部分猛犸象都能像这项研究中的猛犸象那样经常迁徙，这就意味着，当古人类后来迁移到该地区时，它们可能会与古人类有潜在的接触。
　　＂这种猛犸象经常活动的一般区域，也是最早的白令猎人活动的区域，＂合作者兼考古学家本·波特解释道，＂主要集中在育空河流域和阿拉斯加西北部，西南部、中南部和远东未冰川地区的活动相对较少。换句话说，栖息地可能有利于猛犸象和人类这两个物种。＂
　　但是，就目前而言，他说道，＂人与猛犸象互动的确切性质仍然非常模糊。＂
　　凯蒂·史密斯（Katy Smith）是一名象牙专家，她是佐治亚南方大学（Georgia Southern University）地质学副教授和古生物学馆长，并未参与这项研究。但她曾表示：＂我认为这是一种惊人的洞察力 —— 这当然是我想知道的，关于每个长鼻科动物的每一根象牙的事情。 ＂
　　史密斯指出，古生物学家＂可以利用我们现有的资源做很多不同的事情＂，无论是使用高科技设备，还是依靠更基本的工具，如测量和观察象牙的生长模式，就像树木的年轮一样。她说，这就是为什么科学是一个共同体，我们都可以发挥自己不同的技能和优势。
　　上图：长毛象的模型范围，基于同位素数据。
　　史密斯表示：＂我很高兴看到猛犸象的行为像现代驯鹿！看到已灭绝动物的行为模式在现存动物身上重现，真的有种让灭绝动物的生命恢复如初的感觉。 这项研究推断，猛犸象在环境发生变化之前是成功的，这是我们在灭绝和现存动物身上一次又一次看到的。＂
　　耶鲁大学古生物学家阿德瓦特·朱卡尔（Advait Jukar）也没有参与此项研究，而他表示：＂我们经常假设，这些已灭绝动物的行为与它们现在的近亲非常相似，但除非我们有化石记录的直接证据，否则没有更好的方法来检验这一点。而这篇 [论文] 是对此的一个很好的测试。＂
　　这篇论文中最令人心酸的部分是对猛犸象死亡的描述。根据象牙中的氮同位素，有证据表明它是在冬末或春季饿死的。科学家们想知道，严寒的冬天是否会阻止猛犸象采食下面的植被，也许是因为严冬可能冻结了雪。
　　＂你几乎可以看到动物死亡，＂研究人员表示。＂你可以真切地感受到。我的意思是，这种氮的迁移是非常戏剧化的。对我们来说，这表明它甚至可能在生命的最后时刻饱受折磨。＂
　　古生物学家阿德瓦特·朱卡尔指出，这只猛犸象死时只有28岁，相对年轻。他说，他希望看到更多关于其他猛犸象的研究，以了解＂在过去的地质时期，在阿拉斯加的某个特定地区，这些动物是否年轻地死亡，因为它可以为我们理解环境如何影响它们的种群动态，增加更多细微差别。＂
　　古遗传学家贝丝·夏皮罗（Beth Shapiro）表示：＂这是我们第一次对一种灭绝动物的行为有了具体的了解。有了来自其他个体的更多这样的数据，我们将能开始梳理出行为模式，比如随着环境的改变和栖息地的改变，甚至当人们越来越多地出现在这片土地上时，运动足迹是如何改变的。这些数据集让我们更接近于真正理解，变化的气候和栖息地是如何影响物种，甚至可能导致它们灭绝的。＂
　　这个多学科的国际团队花了一年多的时间，来解释这个猛犸象的迁徙。 当然，通过单独一只动物是无法洞察整个物种的最终灭绝的，但他们希望这是一个起点。 参与这项研究的不止一位科学家都提到了，猛犸象灭绝与今天令人不安的气候变化之间挥之不去的联系。
　　最后，该研究的负责人马修·伍勒告诉我们：＂在阿拉斯加，我们现在非常、非常清楚气候变化带来的影响和变化。我们已经看到对现有巨型动物（如北极熊和北美驯鹿）的运动和行为的影响。 我认为我们的工作可以帮助告知未来情况可能会或可能不会发生的变化，以应对北极今天面临的一些重大变化。＂
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