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较少的颅骨数量可能限制了陆地动物的进化

新的研究表明,四足动物由于头骨骨骼数量较少,可能进化得更慢。

作者:Monica Cull
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图片来源:Science Photo Library / Alamy Stock Photo 图片 ID (2G70HK2) 原作者:Mark Garlick

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四足动物是从鱼类进化而来,拥有四肢和脚趾的生物。这些动物包括青蛙、猫甚至人类。在分析了灭绝和现存四足动物的 100 多个头骨后,研究人员发现四足动物的头骨数量比鱼类(包括灭绝和现存的鱼类)少。一项新研究表明,头骨数量有限可能阻碍了数百万年的进化。

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来自布里斯托大学、巴塞罗那庞培法布拉大学和伦敦大学学院的研究人员分析了生活在水生和陆生环境过渡时期的动物的化石头骨。根据一份新闻稿,他们的发现表明,四足动物的头骨骨骼之间的连接比鱼类更复杂。

虽然这种骨骼连接的差异似乎会导致陆地动物的进化变化,但这些变化实际上阻碍了四足动物头骨的进化。

“四足动物的头骨数量通常比它们的鱼类祖先少,但仅仅计算骨骼数量会遗漏一些重要数据,”首席研究作者 James Rawson 在一份新闻稿中说道。“我们使用了一种名为网络分析的技术,该技术记录了头骨骨骼的排列——哪些骨骼连接到哪里——以及骨骼的数量。”

网络分析有助于提供图表和数值数据。然后,这些数据有助于精确地指出数据集中的主体是如何相互关联的。

“传统上,解剖学研究主要以描述性或定性为主。网络分析提供了一个扎实的数学框架来量化骨骼之间的解剖学关系:这是一种在大多数形态进化研究中经常被忽视的数据,”该技术专家、合著者 Borja Esteve-Altava 在一份新闻稿中说道。

令他们惊讶的是,研究人员发现,头骨骨骼数量减少会减缓进化过程。

“这可能听起来很奇怪,但骨骼数量少意味着每一块骨骼都必须与更多的邻居连接,从而形成更复杂的排列,”Rawson 在一份新闻稿中说道。“我们研究的所有动物中,现代青蛙和蝾螈的头骨最为复杂。”

作者们接着说,早期四足动物的头骨整合成了单一的一块,而鱼类的头骨则由几个部分组成。

根据一份新闻稿,研究人员还发现,四足动物的起源与各种头骨骨骼排列的减少同时发生。

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“我们惊讶地发现,头骨的这些变化似乎限制了四足动物的进化,而不是促进它们向陆地新栖息地的辐射。我们认为,颈部的进化、灭绝事件或头骨发育的瓶颈可能是原因,”合著者 Emily Rayfield 在一份新闻稿中说道。

研究人员注意到,四足动物的骨骼种类变化与头骨骨骼变化相似,但发生在更早的时候。

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“我们也看到了早期四足动物肢骨结构变异的类似下降,但肢骨的下降发生在 1000 万年前。似乎是不同的因素影响了早期四足动物的头骨和肢骨进化,而关于我们自身进化史这个关键时期,我们还有很多东西需要了解,”Rawson 在一份新闻稿中说道。

  • 莫妮卡·卡尔

    莫妮卡·卡尔是《发现杂志》的数字编辑/作家,撰写和编辑专注于动物科学、古代人类、国家公园和健康趋势的文章。 

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