与恐龙中羽毛的演变相媲美，生命史上最不寻常的变化之一就是鲸须的演变 - 蓝色鲸鱼，座头鲸和其他海洋哺乳动物用来过滤相对微小的猎物。海水。这种不同寻常的结构使世界上最大的生物每天消耗数吨食物，而不会咀嚼或咬人。现在，史密森尼科学家已经发现了这种创新性饲养策略演变过程中的一个重要中介环节：古老的鲸鱼既没有牙齿，也没有鲸须。
在11月29日的“当代生物学”杂志上，史密森尼国家自然历史博物馆的科学家及其同事首次描述了Maiabalaenanesbittae，一种生活在3300万年前的鲸鱼。该团队使用新方法分析史密森尼国家藏品中长期发现的化石，其中包括乔治梅森大学，德克萨斯A&M大学和西雅图伯克自然历史与文化博物馆的科学家，已确定这种无牙，15 - 鲸鱼很可能没有鲸须，在今天生活的须鲸和它们的齿状祖先之间显示了令人惊讶的中间步骤。
“当我们谈论鲸鱼的进化时，教科书倾向于关注早期阶段，当鲸鱼从陆地到海洋时，”国家自然历史博物馆的化石海洋哺乳动物馆长说。“Maiabalaena表明，鲸鱼进化的第二阶段对于大规模进化同样重要。这是我们第一次能够确定过滤饲料的起源，这是鲸鱼历史上的一项重大创新。”
当鲸鱼第一次进化时，他们用牙齿咀嚼食物，就像他们的土地栖息祖先一样。随着时间的推移，这些早期鲸鱼的许多后代继续咀嚼食物，继承了前人的这种特性。但是，当他们周围的海洋发生变化并且动物进化时，出现了全新的喂养策略，包括鲸须过滤喂养，国家自然历史博物馆博物馆研究员Carlos Mauricio Peredo说，该研究的主要作者分析了Maiabalaena化石。
鲸鱼是第一个进化鲸须的哺乳动物，没有其他哺乳动物使用任何解剖结构，甚至远远类似它消耗它的猎物。但令人沮丧的是，鲸须的化学成分更像头发或指甲而不是骨头，但不能很好地保存。在化石记录中很少发现它，使古生物学家没有直接证据证明它的过去或起源。相反，科学家不得不依靠来自化石的推论和子宫内胎儿鲸鱼发育的研究来拼凑关于鲸须如何进化的线索。
因此，尚不清楚，随着它们的进化，早期的须鲸是否保留了其祖先的牙齿，直到建立了过滤饲养系统。Peredo说，早期的初步假设是海洋栖息的哺乳动物必须需要牙齿或鲸须才能吃 - 但是一些活鲸与这种想法相矛盾。抹香鲸的下颚有牙齿，但顶部没有牙齿，所以它们不能咬或咀嚼。独角鲸唯一的牙齿是长长的牙齿，它们不用于喂食。有些种类的喙鲸，尽管被归类为齿鲸，但根本没有牙齿。
Peredo说，由于它的年龄，古生物学家怀疑Maiabalaena可能掌握有关鲸鱼进化的重要线索。这个化石来自于鲸鱼进化的第二个主要阶段，即始新世时代向渐新世过渡的大规模地质变化时期。随着大陆的转移和分离，洋流首次在南极洲周围旋转，显着降低了水域。化石记录显示，在此期间，鲸鱼的喂养方式迅速分化，其中一组导致今天的过滤鲸鱼，另一组导致回声鲸鱼。
因此，自20世纪70年代在俄勒冈州发现Maiabalaena以来，Maiabalaena受到了很多审查，但收集化石的岩石基质和材料仍然掩盖了它的许多特征。直到Peredo最终清理了化石，然后用最先进的CT扫描技术对其进行了检查，其最显着的特征变得清晰。Maiabalaena的缺牙从保存的骨骼中很明显，但CT扫描显示化石的内部解剖结构告诉科学家一些新的东西：Maiabalaena的上颌薄而窄，使得表面不够暂停鲸须。
“生活的须鲸在它的嘴里有一个宽大的屋顶，它也加厚了，为鲸须创造了附着点，”Peredo说。“Maiabalaena没有。我们可以非常确切地告诉你这个化石物种没有牙齿，而且它更可能没有鲸须。”
虽然Maiabalaena无法咀嚼或过滤饲料，但其喉部骨骼上的肌肉附着物表明它可能有强壮的脸颊和可伸缩的舌头。这些特性使它能够将水吸入口中，在此过程中吸收鱼和小鱿鱼。抽吸饲料的能力会产生牙齿，其发育需要大量的能量来生长，不必要。那么，牙齿的损失似乎已经为鲸须设定了进化阶段，科学家估计这种阶段在大约五百万到七百万年后出现。
Peredo和Pyenson认为研究鲸鱼进化是了解它们在当今迅速变化的海洋中生存的关键。就像鲸须的出现一样，鲸鱼的牙齿脱落是适应性的证据，这表明鲸鱼可能能够适应当今海洋中的挑战。不过，Peredo警告说，对于规模最大的鲸鱼来说，进化改变可能会很慢，这些鲸鱼的寿命很长，需要很长时间才能繁殖。
“鉴于今天海洋的变化规模和变化速度，我们并不确切知道这对所有不同种类的滤食鲸鱼意味着什么，”他说。“我们知道他们过去已经发生了变化。这只是他们能否跟上海洋正在做的事情的问题 - 而且我们现在正在迅速改变海洋。”