鲸类动物包括鲸鱼、鼠海豚和海豚，其中包括地球上一些最具代表性的水生哺乳动物。然而，尽管这些生物生活在水中，但它们必须呼吸空气才能生存。这似乎是一种相当不方便的生存方式——尤其是考虑到它们的远古祖先实际上生活在陆地上。那么，为什么鲸类动物会做出这样的进化大转变，决定永久生活在水中呢？
了解鲸类家族树
最早的鲸类动物是通过化石发现的成立分布于巴基斯坦和印度。鲸类物种帕西鲸属居住过关于5000 万年前，是一种狼大小的四足陆生动物，生活在河岸和湖泊附近。牙齿磨损表示巴基鲸科动物以鱼类为食。
然后，4900 万年前到来的走鲸属。这些生物有更多类似鳍状肢的肢体，身长 3.4 至 3.7 米（11 至 12 英尺）。
接下来是雷明顿鲸科，其化石过时的4800-4100 万年前。它们有强大的尾巴、短腿和长鼻子。
原鲸类生活在中始新世，大约4900-3700万年前。有一种属叫罗德侯鲸生活在大约 4700 万年前。它们的鼻孔位于鼻子的后部，游泳时用尾巴推进。
龙王龙科出现大约4100 万年前，第一的完全是水生动物。它们的鼻孔被推开后退，类似于喷水孔，它们细小的后肢在陆地上几乎毫无用处。龙王龙翻译为“蜥蜴王”——它们最初被认为是恐龙！另一个属，多鲁东，生下了它们的孩子水下。
现代鲸类出现于34-30百万年前，鲸鱼被分成两类：须鲸（须鲸）和齿鲸（有齿鲸）。
为什么要从陆地转到水中呢？
那么，鲸类动物为什么一开始就拒绝陆地生活方式呢？正如 Curt Stager 博士所说北方乡村公共广播电台2016 年：“对于进化生物学家来说，这确实完全合理。”
“这里真正的基本原则是，只要有机会，根据你身体的突变设计，如果有谋生的机会，某些生物就可能会进入那里并在那里生存，”斯塔格解释道。“如果水中有一个生态位，某种生物经过了适应后可以在那里生存，它就会在那里生存。”
一 2018纸探究了陆地动物为何开始生活在海洋中，发现了 69 例此类情况。该研究表明，这种现象与深海食物丰富有关。
鲸类动物的身体在水中如何变化
首先：鲸类是哺乳动物，哺乳动物用乳汁哺育幼崽，那么这在水下是如何进行的呢？它们的乳头隐藏在皮肤褶皱下，称为乳房裂隙，倒置，使它们更加流体动力学。 虽然母乳喂养的现象很罕见，抹香鲸幼崽利用下颌进入乳沟，获取一些浓厚、富含脂肪的食物。
正如之前提到的，鲸类的鼻孔逐渐已迁移从吻部延伸到头骨顶部，成为喷水孔。鲸类也随着时间的推移逐渐失去了对后肢的需要，因此消灭了后肢，它们的前肢变成了现在推动它们在水中前进的鳍状肢。
齿鲸已经进化出了回声定位能力，帮助在能见度低的水域中，鲸鱼可以进行导航和寻找猎物。它们在头部产生声音，这些声音从物体上反弹回来，然后反射回鲸鱼。这让它们拼凑一张他们周围正在发生的事情的图片。
须鲸因其嘴里有梳状滤食器官而得名。代替牙齿。这使得它们能够喂养捕食磷虾和浮游生物等微小的猎物，吞下大口的水，然后再将水吐出，将晚餐留在嘴里。鲸须由角蛋白构成，与人类的头发和指甲非常相似。
一项研究探索了鲸类动物在水生变态过程中基因是如何变化的纸2019 年发表。研究人员筛选了编码蛋白质的基因，这些蛋白质在进化时间线上的某个地方丢失了，在齿鲸和须鲸分化之前，但在鲸类与河马科动物分离之后——有趣的是，鲸鱼和河马是彼此的近亲今天还活着！
研究小组发现了 85 个失活基因，其中一些可能与水生适应有关。其中一个是SLC4A9参与唾液分泌的细胞——食物实际上不需要其他当你用一大口海水吞下它时，它可以润滑和冲洗它。血液凝固相关因素F12和KLKB1 人也失踪了。这可能是因为潜水会导致血管变窄，而这种情况经常发生会增加血栓的风险。
鲸类进化的时间线
“在八百万年的时间里，鲸鱼的祖先从完全的陆生动物，如四足、毛茸茸的帕西鲸属鲸类研究员 Ellen Coombs 博士在 2022 年的一项研究中解释说，“从生活在特提斯海边缘的陈述“从进化的角度来看，这是超级快的。”
库姆斯是纸鲸类头骨向我们讲述了它们的进化故事。“我们收集了地球上现存最广泛的鲸鱼头骨数据集。我们的数据来自现存物种的标本和鲸鱼化石，”库姆斯说。
这些数据涵盖了鲸类动物整个进化史，跨越了约 5300 万年。其中包括 88 个现存物种（约占现存鲸类动物的 95%）和 113 个化石物种。
“由于颅骨记录了进食、呼吸和感觉结构的许多最极端的变化，因此它对于理解这些快速而剧烈的变化非常理想，但之前的研究还没有从鲸类灭绝和现存多样性的角度重建鲸类颅骨的进化过程，”库姆斯补充道。
通过检查这些鲸类头部，我们发现鲸类进化经历了三次高峰：一次是距今 4780 万至 4200 万年前的晚始新世，另一次是距今约 3900 万年前的中晚渐新世，最后一次是距今约 1800 万至 1000 万年前的中中新世。
第一次爆发涉及古代鲸类祖先，即古鲸，它们首先尝试水生生活，同时在陆地上行走，做一些事情，比如捕捉淡水猎物，并相应地做出适应。它们的头骨和面部特征进化得很快，论文作者将其归因于高生产力促使快速变化或竞争较少。
第二波研究涉及新鲸的起源，新鲸是一类分化为两个亚群以适应不同生态位的生物：须鲸和齿鲸。研究人员认为，这种快速的分化可能是由于需要通过进化来克服的限制。据观察，须鲸的头骨特征进化得比齿鲸慢。第三波主要涉及齿鲸的专业化和分化。
这一令人难以置信的进化例子导致了许多迷人而美丽的生物的出现——包括极度濒危小头鼠海豚是世界上海洋哺乳动物。这组动物还包括有史以来最重的动物——灭绝的；地球上最大的动物是！
