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开放科学馆 | 化石证据揭示远古蜥蜴实现双足快跑的运动机制

已有 1973 次阅读 2021-8-24 14:46 |个人分类:科研新闻|系统分类:论文交流

内容概要

近期,来自加利福尼亚州立大学和美国卡内基自然历史博物馆以及加拿大多伦多大学密西沙加分校的科学家们在 Frontiers in Ecology and Evolution 「IF: 4.171」期刊上发表了一项合作研究,其中首次对目前已知最早的二叠纪早期双足爬行动物——一种称为 Eudibamus cursoris 的渡罗蜥科蜥蜴——进行了全方位的描述,首次揭露了其用双足高速奔跑的独特运动方式。

二叠纪「2.99 亿年前 - 2.52 亿年前」是古生代的最后一个时期,地球刚从冰河时期回暖,气候变得越来越干燥,石炭纪雨林逐渐消失,取而代之的是开阔的沙漠。面对这些环境变化,爬行动物在二叠纪迅速分化,并展现出惊人的进化特征。

渡罗蜥科是已灭绝的「副爬行动物纲」远古爬行动物中最古老的一类,从二叠纪早期到最近的罗德阶「2.688亿年前」,渡罗蜥科曾分布于如今的北美、中国、法国、德国和俄罗斯地区。渡罗蜥科被认为是二叠纪一种独特的存在,因为它们是已知最古老的能用双足行走的四足脊椎动物。


第一种双足行走的爬行动物

化石记录中出现的第一种能够双足行进的爬行动物出自渡罗蜥科真双足蜥属,化石证据来自于一个近乎完整的真双足蜥属 Eudibamus cursoris 骨骼标本,该正模标本「编号MNG 8852」发现于德国图林根森林中部的 Bromacer 采石场。

虽然该标本的简述在 2000 年就已发布,但直到最近,美国加利福尼亚州立大学和加拿大多伦多大学密西沙加分校的科学家才在 Frontiers in Ecology and Evolution 上首次发表对该物种的全方位描述。除了正模标本外,他们还在同一地点发现了该物种另一个发育更为成熟的化石标本,新的标本保存良好,脊柱的一小部分连接了盆骨和右后肢,揭示了其独特的运动方式。

研究团队发现,Eudibamus cursoris 的四肢位于身体正下方,是第一种能够使用脚趾以旁矢状步态进行双足或四足行走的爬行动物。灵活使用四足或双足行进的运动方式是其行动迅速的秘诀,让它拥有高度的敏捷性以逃脱二叠纪无数掠食者的追击。

图源:Peter Mildner / 卡内基自然历史博物馆

Eudibamus cursoris 模型,由哥达自然博物馆的 Peter Mildner 制作,拍摄于2006年。


行动迅速的秘诀

Eudibamus cursoris 是二叠纪一种非常独特的爬行动物,因为它不仅是最古老的双足爬行动物之一,还是已知的最古老的能够用四足和双足交替方式实现相对高速运动的晚古生代爬行动物Eudibamus cursoris 能够实现这一点,是因其四肢位于躯干下方且近乎垂直,采用独特的旁矢状步态和趾行姿态,能够像钟摆一样前后摆动行进。

四肢近乎垂直位于身躯下方,采用旁矢状步态能够让运动方向更加笔直,大多数哺乳动物都采用这种步态,我们也能在很多鸟类身上观察到这种步态。而采用趾行姿态的动物包括狗、猫和啮齿动物,采用这种姿态的动物用脚趾行走,而非脚后跟着地。

这些观察结果佐证了先前的论点:Eudibamus cursoris 在双足和四足形态下都能保持相对较高的奔跑速度,作为食草动物,这种优势让其能够有效躲避掠食者的追击。

作者将这种独特的运动方式称之为『身体特征与运动能力的巧妙结合』,与二叠纪甚至整个古生代时期行动迟缓、四肢短小且体积庞大的其他食草动物形成了鲜明的对比。

该研究还表明,同一时期的其他爬行动物也不一定都像当今很多爬行动物那样四肢爬行,它们有可能和 Eudibamus cursoris 一样,双足行进来躲避掠食者的追击。

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文章来源期刊简介


Frontiers in Ecology and Evolution 是瑞士出版商 Frontiers 旗下的开放获取期刊,最新影响因子4.171「2021 JCR报告」。该期刊出版经过严格同行评审的基础科学和应用科学研究,为如何更好地协调自然和人类世界提供来自生态学与进化生物学的见解。


Frontiers 总部位于瑞士,是全球领先的开放获取(Open Access)出版商,致力于使科学在全球范围内更加开放。欲了解更多详情,欢迎访问 Frontiers 官方网站:www.frontiersin.org.



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