感谢你的上颌涡状骨。我们大多数人只是模糊地意识到这些结构——鼻腔深处薄薄的卷曲骨头——的唯一时候是它们失灵的时候。通常，它们覆盖着粘液的表面会过滤掉灰尘和细菌，但当感冒病毒来袭时，粘液层会肿胀并堵塞鼻子。然而，根据加州大学洛杉矶分校的生理学家兼古生物学家 Willem Hillenius 的说法，上颌涡状骨执行着比充当过滤器更基本的功能：它们使像我们这样的哺乳动物能够成为温血动物。研究人员早在三十年前就首次认识到袋鼠鼠鼻甲的价值。像其他动物一样，袋鼠鼠必须保持肺部湿润，以便它们呼吸的氧气能够溶解到血液中。它们不断地将这种湿润的呼吸呼入它们所居住的沙漠的干燥空气中，袋鼠鼠应该会迅速脱水。然而，即使它们不喝水，它们也能茁壮成长——通过在水离开身体之前将其截留。1961 年，杜克大学的生物学家 Knut Schmidt-Nielsen 发现，老鼠的上颌涡状骨就是这个陷阱。当动物呼出肺部温暖潮湿的空气时，水分会凝结在涡状骨凉爽的表面上。下一口来自外界凉爽干燥的空气再次冷却涡状骨并使其干燥，将水蒸气带回肺部。当生物学家发现其他沙漠哺乳动物，如骆驼，也以这种方式节约水时，他们得出结论，上颌涡状骨是专门作为适应干燥环境而进化的。但 Hillenius 说，这个假设存在缺陷：几乎所有的哺乳动物都有复杂的上颌涡状骨，无论它们是否生活在沙漠中。另一方面，没有爬行动物拥有它们——甚至沙漠爬行动物也没有。Hillenius 认为，这表明涡状骨并非是对沙漠的适应；它们是对温血的适应。哺乳动物维持较高的体温是因为它们燃烧食物的速度比爬行动物快，这意味着它们必须摄入更多的氧气，这意味着它们必须呼吸更快。因此，脱水对它们来说始终是一种危险，即使在沙漠之外。为了证明他的观点，Hillenius 对五种哺乳动物——老鼠、松鼠、雪貂、兔子和负鼠——进行了实验，这些哺乳动物是俄勒冈州立大学附近地区的本地物种，他在那里攻读博士学位。（他指出，俄勒冈州西部与沙漠条件相去甚远。）首先，他测量了动物呼气的正常湿度和温度。然后，他剥夺了它们使用涡状骨的能力——通过堵塞它们的鼻孔，迫使它们用嘴呼吸——并重复了测量。从动物呼吸变得更加湿润的方式，Hillenius 计算出它们的涡状骨通常可以从它们呼出的空气中回收多达 45% 的水分。结果，虽然这五种哺乳动物消耗的氧气比同等大小的爬行动物多达 11 倍，但它们失去的水分却只有两倍。袋鼠鼠做得更好——它们回收了 88% 的水分。但在 Hillenius 看来，它们的涡状骨只是在温血本身进化时首次出现的一种装置的改进版本，作为防止快速呼吸导致脱水的一种方式。那是什么时候呢？哺乳动物的爬行动物祖先在什么时候开始发展出温血代谢的呢？这个问题困扰了古生物学家几十年。为了寻找答案，他们追踪了类哺乳爬行动物如何从伸展姿态演变为更直立的哺乳动物姿态，或者这些动物如何进化出牙齿，使它们能够更有效地磨碎食物，从而吃得更多。但这些对温血的间接线索都没有产生对其起源的明确描述。Hillenius 认为涡状骨可以。他说，到目前为止，它们是唯一与高通气率直接相关的结构，而高通气率是内温性的关键。纸薄的涡状骨本身很少能保存为化石，但涡状骨附着在鼻子内壁上的独特脊经常能保存下来。事实上，早在 Hillenius 进行研究之前，就已经发现了最早的已知哺乳动物化石（可追溯到 2.1 亿年前）带有这些脊。然而，大多数时候，古生物学家忽略了上颌涡状骨，或者将它们与其他爬行动物和哺乳动物都用于嗅觉而非回收水的涡状骨混淆了。受到他在现代哺乳动物实验成功的启发，Hillenius 决定系统地搜索类哺乳爬行动物化石头骨中的涡状骨脊。他在博物馆藏品中找到的最古老的头骨是 3 亿年前的。它没有显示出涡状骨的迹象。但在 2.6 亿年前的动物 Glanosuchus 的头骨中——以及所有在 Glanosuchus 之后出现的类哺乳爬行动物中——Hillenius 发现了明显的涡状骨脊。他的发现表明，温血的起源比研究人员之前估计的至少早了 3000 万年。然而，Hillenius 认为，Glanosuchus 只是部分温血的。它是一种六英尺长的壮实食肉动物，在现在南非的温暖平原上捕食较小的爬行动物，它的新陈代谢高于爬行动物但低于哺乳动物。像其他爬行动物一样，它的腭部前方有一个开口，因此当它吸气时，空气只在鼻腔中短暂停留，然后进入口腔。结果，Glanosuchus 的涡状骨几乎没有时间湿润吸入的空气并将水送回肺部。Hillenius 说，只有经过数千万年的时间，爬行动物的腭部才完全封闭，鼻腔才扩展成一个高效的集水器。就像哺乳动物本身的进化一样，温血的进化显然是一个非常渐进的过程。这就提出了一个问题：温血为什么会进化？维持恒定体温的能力是一个巨大的优势：它使动物即使在寒冷地区或夜间也能寻找食物。但要在寒冷中保持温暖和活跃，动物必须产生大量的热量——例如，至少是现代爬行动物的五倍。随着类哺乳爬行动物逐渐从爬行动物代谢向温血演变，它们在数千万年内都不会获得恒定体温的好处。在此过程中一定有更渐进的好处。Hillenius——以及他在俄勒冈州立大学的前导师、生理学家 John Ruben（他首次提出了这个想法）——认为渐进的好处是增加了耐力。尽管冷血动物需要更高的新陈代谢来调节体温，但即使是略高的新陈代谢也会给它更多的能量和耐力。根据 Ruben 和 Hillenius 的说法，哺乳动物的祖先最初进化出温血是为了更多地移动以寻找更多的食物。维持体温并因此在寒冷环境中茁壮成长的能力是一种偶然的奢侈，它在很久以后才出现。Hillenius 现在正在将他对涡状骨的研究带入更具争议的领域：恐龙的新陈代谢。一些研究人员认为恐龙和哺乳动物一样是温血的；另一些人则声称这些巨兽的新陈代谢更接近冷血爬行动物。双方都只提出了模棱两可的证据。原则上，涡状骨可以解决这个问题。如果涡状骨是温血的直接证据，正如 Hillenius 所声称的，那么鸟类——大多数古生物学家认为它们是恐龙的温血后代——应该像哺乳动物一样利用它们的涡状骨来节约水。Hillenius 计划通过堵塞一些鸟类的鼻孔来验证这一预测。然后，他将对古代鸟类和恐龙的化石头骨进行 CT 扫描，以查看涡状骨脊以及可能存在的内温性何时首次出现。他说：“仅仅开始这项工作就需要我三年时间。” “但一旦其他人意识到这些脊的重要性，可能会有更多人开始寻找。”
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