哺乳动物祖先有独特的移动方式学术资讯

脊椎骨是哺乳动物运动时的“瑞士军刀”。它以多种方式发挥作用，赋予动物以多样化的行动能力。哺乳动物能跑、游泳、攀爬和飞行都要部分归功于脊椎的大规模重组，而这大约花费了3.2亿年的进化时间。

翻开任何一本解剖学教科书，你都会发现一个长期存在的假说，即哺乳动物的脊椎骨进化自一种功能类似于爬行动物的脊椎骨。不同的是，前者具有独一无二的矢状（上下）运动能力，而后者只能侧向（左右）移动。这种所谓的“侧向到矢状”转变完全基于非哺乳下孔类动物（哺乳动物的祖先）与现代蜥蜴表面上的相似性。

在3月2日发表于《当代生物学》的一篇论文中，由美国哈佛大学科学家领导的一组研究人员通过测量现存和已灭绝的羊膜动物（爬行动物、哺乳动物和它们灭绝的近亲）的脊椎形状，对“侧向到矢状”假说提出了挑战。利用尖端技术，他们描绘了脊椎结构的进化变化对脊椎功能的影响，表明非哺乳下孔类动物移动脊椎的方式与现存动物截然不同。

“认为哺乳动物的脊椎直接从侧向弯曲转变为矢向弯曲的想法太简单。”论文作者Stephanie Pierce说，“几百万年前，蜥蜴和哺乳动物分道扬镳，各自踏上了自己的进化之旅。我们的研究表明，现存的蜥蜴并不能代表任何一种祖先形态或功能。”

这次研究使用的样本来自世界各地馆藏。“首先，我们必须量化脊椎的形状，这实际上有点棘手。”Jones说，“每个脊柱由多个椎骨组成。当椎骨数量不同时，它们的形状和功能可能以不同方式划分。”他们在每个脊椎的相同位置选择了5个椎骨，并在不同动物身上测量了它们的三维形状。结果表明，非哺乳下孔类动物的椎体不仅与现代哺乳动物的椎体区别很大，与蜥蜴等爬行动物也有很大不同。

接下来，研究人员利用之前比较现生蜥蜴和哺乳动物的椎体形状和椎体运动程度得到的研究数据，检验了椎体可能的运作方式，为形状与功能之间建立了关联。

“我们的研究表明，非哺乳下孔类动物的脊椎支持的功能与爬行动物和哺乳动物都不相同。”Jones说，“在进化的过程中，它们的脊椎不仅仅是从爬行类的横向弯曲转变到哺乳类的矢状弯曲，它们是在一条完全不同的路径上进化的。”

结果表明，非哺乳下孔类动物的脊椎骨实际上非常坚硬，完全不同于易于横向弯曲的蜥蜴脊椎骨。

此外，在哺乳动物的进化过程中，其脊椎在下孔类的基础之上添加了新功能，包括后背部的矢状弯曲和前部的扭转。这些新功能的增加对于构建哺乳动物功能多样化的脊椎骨至关重要，它们赋予了现代哺乳动物飞速奔跑的能力，使其能通过旋转脊椎骨来梳理皮毛。

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编译：橘子

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《当代生物学》

期刊编号：0960-9822

原文链接：

https://phys.org/news/2021-03-mammal-ancestors-unique.html