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内耳道化石揭示恒温动物进化时间

  内耳道化石揭示恒温动物进化时间

  

现代哺乳动物的祖先进化了调节自身体温的能力,以适应较冷气候。 图片来源:Luzia Soares

  

类爬行动物的祖先进化为恒温动物的时间一直备受争议。近日,科学家通过内耳道化石表明,这种适应变化大约发生在2.3亿至2亿年前。但其他研究人员认为,这一证据不太可能结束这场争论。

  

恒温动物(温血动物)可以保持恒定的高体温,因为它们新陈代谢快,能通过内部产热的方式维持体温,而冷血变温动物代谢率低,靠环境来保暖。但在化石中很难测量这些特征,所以研究人员使用骨骼特征,如身高和骨骼结构来推断代谢率。

  

过去的一些研究表明,恒温动物是在1.45亿至6600万年前才出现的,其他的研究认为它早在3亿到2.5亿年前就出现了。

  

在发表于7月20日《自然》的一项研究中,葡萄牙里斯本大学古生物学家Ricardo Araújo团队提出,内耳骨管的形状和大小可以作为体温特征的代表。液体通过耳内管道的运动有助于身体监测头部位置和运动,这对视觉和平衡至关重要。由于液体的黏度会随着体温的变化而变化,因此,研究小组假设,随着体温的升高和动物变得更加活跃,耳道的形状可能会进化成具有更少粘性的液体,以保持平衡和运动。

  

为了追踪这种适应,研究小组比较了50种现存脊椎动物的内耳结构和生理机能,包括爬行动物、鱼类、鸟类和哺乳动物。他们开发了一种基于内耳形状的热运动指数,根据体型调整后,能够预测动物的体温。

  

研究人员分析了56种灭绝的下孔类动物(类爬行动物,哺乳动物的祖先)的内耳道,通过索引发现,在三叠纪晚期,从2.37亿年前到2.01亿年前,内耳道形状发生了突然的变化。研究人员认为,这是下孔类动物变成恒温动物的时间。这一转变意味着它们的体温升高5℃~9°C,新陈代谢加快。

  

因三叠纪气候比之前的二叠纪气候更冷,研究人员认为,这种适应使早期恒温动物在应对三叠纪气候方面更具有优势。

  

巴西圣保罗大学比较生理学家José Eduardo Bicudo认为,该团队的方法非常新颖,为研究恒温动物的出现提供了一种新方法。

  

恒温动物的起源在过去60年里一直争论不休,有多种理论存在且都有证据支持。澳大利亚阿德莱德大学生物学家Roger Seymour和Bicudo的研究表明,恒温动物在3亿到2.5亿年前的二叠纪时期发生了进化。

  

但Seymour质疑恒温动物出现于晚三叠世是否可行。他指出,早期吸热下孔类动物的体温(大约34°C)仍然相对较低,与现存的单孔类哺乳动物如鸭嘴兽和针鼹的体温相似。

  

鸭嘴兽、针鼹与其他哺乳动物相比行动迟缓。Seymour猜测,具有相似体温的动物可能很难与当时其他爬行动物共存,包括用两条腿行走、行动迅速的祖龙(现代鸟类的祖先)。(来源:中国科学报辛雨)

  

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-022-04963-z

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作者:Ricardo Araújo 来源:《自然》

分类标签:科学进展  

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