科学家发现了哺乳动物里程碑的起源:温血动物华盛顿:科学家们已经回答了一个关于哺乳动物进化的长期问题,通过检查耳朵的解剖来确定温血性——这一谱系成功不可或缺的特征——是何时首次出现的。
研究人员周三表示,现存和灭绝的哺乳动物及其近亲内耳结构的缩小表明,温血动物或恒温动物大约在2.33亿年前的三叠纪时期兴起。
第一批达到这一里程碑的生物被称为“哺乳动物型下孔类”(mammaliamorph synapsids),并没有被正式归类为哺乳动物,因为第一批真正的哺乳动物出现在大约3000万年后。但它们已经开始获得与哺乳动物相关的特征。
恒温动物进化的时候,哺乳动物身体的一些重要特征已经形成,包括胡须和皮毛,与步态相关的脊椎骨的变化,横膈膜的出现,以及更像哺乳动物的下颌关节和听觉系统。
“恒温动物是哺乳动物的一个标志性特征,包括我们人类。里斯本大学等离子体与核聚变研究所的古生物学家里卡多Araújo说:“保持准恒定的高体温调节着我们所有的行动和行为,从食物摄入到认知,从运动到我们生活的地方。”他是发表在《自然》杂志上的这项研究的共同主要作者。
哺乳动物身体的高代谢能保持体内温度不受周围环境的影响。像蜥蜴这样的冷血动物会采取晒太阳等策略来取暖。
哺乳动物的恒温动物出现在一个重大的进化时刻,恐龙和被称为翼龙的飞行爬行动物——这种生物长期主宰着生态系统——大约在那个时候首次出现。温血动物提供了优势。
“跑得更快,跑得更久,更活跃,在更长的生理周期中保持活跃,在更长的一年中保持活跃,增加觅食面积。可能性是无穷无尽的。然而,这一切都付出了巨大的代价。更多的能量需要更多的食物,更多的觅食,等等。你消耗的能量和摄入的能量之间有一个很好的平衡。”Araújo说。
哺乳动物谱系从冷血动物进化而来,有些具有奇异的身体结构,如帆背异齿龙,混合了爬行动物的特征,如八字腿和哺乳动物的特征,如某些颚肌的排列。
伦敦自然历史博物馆的古生物学家、该研究的共同主要作者罗曼·大卫说,恒温动物的出现相对较快,可能不到100万年,而不是一个漫长的渐进过程。
一个早期的例子是一种有点像鼬鼠的物种,阿根廷Pseudotherium argentinus,大约在2.31亿年前生活在阿根廷。后来的真正的哺乳动物是今天三个哺乳动物群体的祖先:胎盘动物、有袋动物和单孔目动物。
芝加哥菲尔德博物馆的古生物学家和研究合著者肯·安吉尔奇克说:“考虑到恒温动物在现代哺乳动物的身体计划、生理和生活方式的许多方面是多么重要,它是何时在我们远古祖先身上进化的,这是古生物学中一个真正重要的未解问题。”
通过化石来确定恒温动物何时起源一直很困难。正如Araújo指出的:“我们不能把体温计放在你的宠物异齿龙的腋下,对吗?”
内耳提供了一个解决方案。内耳液——以及所有液体——的粘度或流动性会随着温度的变化而变化。这种液体在冷血动物体内更冷更厚,需要更宽的管道。温血动物的耳液不那么粘稠,半规管也较小。
研究人员比较了341种动物的半规管,其中243种现存,64种已经灭绝。这表明恒温动物的出现比之前的估计晚了数百万年。
在6600万年前的大灭绝事件之后,哺乳动物在恐龙主导的生态系统中扮演了次要角色。在当今的动物中,哺乳动物和鸟类都是温血动物。
Araújo网站说:“我们祖先体内的恒温动物可能最终导致了吉萨金字塔的建造或智能手机的发展,这可能太过牵强,但很有趣。”“如果我们的祖先没有独立于环境温度,这些人类成就可能就不可能实现。”
路透