研究表明哺乳動物的最早祖先并非像科學家之前推測的那樣如蜥蜴般運動
研究表明哺乳動物的最早祖先并非像科學家之前推測的那樣如蜥蜴般運動
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（唐鳳）：以現存爬行動物為模型研究哺乳動物祖先脊椎的傳統做法，可能不是表明哺乳般運一個好的選擇。研究表明，動物的最動無錫找外圍（抖音網紅）找外圍【電話微信192=1819=1410提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達哺乳動物的早祖最早祖先并非像科學家之前推測的那樣如蜥蜴般運動。
美國科學家領導的先并蜥蜴一項研究，通過測量現存和滅絕的非像脊椎動物（爬行動物、哺乳動物及其滅絕近親）的科學脊椎形狀，對目前流行的前推脊椎進化假說提出了挑戰。研究人員描繪了脊椎結構的那樣進化對功能的影響，并表明非哺乳類合弓綱動物脊椎的研究移動方式與任何現存動物截然不同。3月2日，表明哺乳般運相關論文發表于《當代生物學》。動物的最動
“現存爬行動物被拿來與合弓綱動物比較，早祖因為它們有相似的先并蜥蜴伸展姿勢。然而，非像無錫找外圍（抖音網紅）找外圍【電話微信192=1819=1410提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達我們詳細分析發現，這些動物的脊椎結構和功能可能完全不同。因此，現存爬行動物并不是研究合弓綱動物脊椎的好模型。”該團隊負責人、哈佛大學生物與進化生物學系Katrina E. Jones在接受《中國科學報》采訪時說。
就像一把瑞士軍刀
脊椎對哺乳動物的運動而言，就像一把瑞士軍刀。它能以各種方式發揮作用，從而使運動具有顯著多樣性。那么，哺乳動物的祖先也是這樣嗎？
動物能跑、游、爬、飛，部分歸功于脊椎的大規模重組，而這發生在大約3.2億年前的進化過程中。翻開任何一本解剖學教科書，你都會發現一個長期存在的假說，即哺乳動物的脊椎骨具有獨一無二的矢狀（上下）運動能力，這進化自一種功能類似于現存爬行動物的古老脊椎骨。另一方面，爬行動物的脊椎骨只能側向（左右）移動。
這種所謂“側向到矢狀”的轉變完全是基于已滅絕的合弓綱動物和現代蜥蜴表面上的相似性。
合弓綱動物出現在3.2億年前的晚石炭紀，是二疊紀中到晚期的優勢陸地動物。因為它們演化出了哺乳動物，因此也被認為是現代哺乳動物的祖先。
Jones表示，研究發現，雖然在哺乳動物進化過程中，矢狀彎曲程度確實有所增加，但最早的合弓綱動物脊椎骨具有最佳硬度，在向哺乳動物進化的過程中，并不包括以爬行類動物側向彎曲為特征的階段。
“哺乳動物直接從側向彎曲過渡到矢狀彎曲的觀點太簡單了。”資深作者、哈佛大學生物與進化生物學系助理教授Stephanie Pierce說，“幾百萬年前，蜥蜴和哺乳動物分道揚鑣，各自踏上了進化之旅。我們的研究表明，現存的蜥蜴并不代表任何一種祖先形態或功能，不過這兩個類群很久以前可能有共同之處。”
那么，哺乳動物祖先的脊椎究竟是什么樣的，又如何移動呢？想找出答案，就要對大樣本脊椎骨進行量化。
量化脊椎骨有點棘手
“我們首先必須量化脊椎的形狀，這實際上有點棘手。”Jones說，“脊椎形狀非常復雜，很難測量。每條脊椎都由多個脊椎骨組成，不同物種的脊椎骨數量不同，而脊椎骨數量不同的動物，其骨頭形狀和功能很可能以不同方式劃分。這比較有挑戰性。”
于是Jones 等人測量了一系列爬行動物、哺乳動物和蠑螈標本以及合弓綱動物化石的脊椎形狀。這些標本來自世界各地的博物館：現代動物骨骼主要來自比較動物學博物館、菲爾德自然歷史博物館，以及美國、歐洲和南非的其他博物館。
研究人員在每種動物脊椎的相同位置選擇了5塊脊椎骨，然后使用一種地標技術——幾何形態測量學，測量了不同動物脊椎骨的三維形狀。結果表明，合弓綱動物與現代哺乳動物的脊椎有很大不同，與蜥蜴等爬行動物也有很大不同。
接下來，研究人員利用之前的研究數據，對現代蜥蜴和哺乳動物的脊椎形狀和運動程度進行了比較，以檢驗脊椎是如何運動的，進而提供了形狀和功能間的關鍵聯系。這些數據使研究人員繪制出大量動物樣本脊椎功能的變化，重建并描述了每種動物的功能特征精確組合。
“我們的數據分析方法令人興奮，因為它可以揭示不同脊柱形狀如何導致不同的功能權衡。”Pierce告訴《中國科學報》，例如爬行動物脊椎非常擅長側彎，但不能像哺乳動物那樣上下移動。
進化需要權衡
“我們能證明，與現存爬行動物和哺乳動物相比，合弓綱動物脊椎骨有不同的功能組合。”Jones說，“在進化過程中，它們不是從爬行類的側彎到哺乳類的矢狀彎曲，而是從一條完全不同的路徑上單獨進化而來。”
一種傳統推測是，哺乳動物祖先與現代爬行動物做了同樣的權衡。但事實證明，它們有一套完全不同的折中體系。
合著者、菲爾德自然歷史博物館Ken Angielczyk表示：“爬行動物的進化時間和哺乳動物一樣長，也正因為如此，它們也有同樣長的時間積累‘特殊技能’。在進化過程中，哺乳動物和爬行動物都積累了自己的一套專長。”
研究結果表明，合弓綱動物脊椎骨實際上非常堅硬，完全不同于蜥蜴，后者在橫向上非常有曲度。此外，在哺乳動物進化過程中，這種堅硬的脊椎增加了新功能，包括下背部的矢狀彎曲和上部的扭轉。這些新功能對于構建哺乳動物功能多樣化的脊椎骨至關重要，可使現代哺乳動物跑得非常快，并能旋轉身體梳理皮毛。相比之下，爬行動物進化出非常有曲度和能側向移動的脊椎，以適應它們特殊的運動模式。
Pierce說：“通過對化石記錄的嚴格分析，我們認為這是一個更加復雜和有趣的進化故事。我們現在正在揭示哺乳動物脊椎骨的進化路徑。”
研究人員正在用CAD輔助的三維模型測試該研究結果。到目前為止，該測試支持了這篇論文中的發現。未來的研究將創建3D模型直接測試這些動物脊椎骨的功能和移動狀態。“我們還不知道整個故事。”Jones說，“但已經接近了。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.02.009
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