自然科普:咬食最初從水生物種進化而來
來源:科技日報
發布時間:2021-04-27
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  美國芝加哥大學的一項化石研究發現,生存於(yu) 泥盆紀晚期早已滅絕的早期魚類——提塔利克魚在進食過程中既能咬又能吸,類似於(yu) 現代的魚。此項發表在《美國國家科學院院刊》上的研究證明,咬食最初是從(cong) 水生物種進化而來,之後才被改用於(yu) 陸地。

  論文高級作者、芝加哥大學生物學與(yu) 解剖學教授尼爾·舒賓博士說,提塔利克魚的扁平顱骨讓人聯想到鱷魚,它是一種“正處於(yu) 從(cong) 水上生命過渡到陸地生命的‘風口浪尖’的物種”。研究其化石遺跡可為(wei) 了解陸地生命最初的主要特征如何演變提供新的見解。

  研究人員解釋說:“水與(yu) 空氣不同,它更稠密、更黏稠。這給首次離開水域踏上陸地的動物帶來獨特的問題,包括運動、繁殖、維持體(ti) 內(nei) 平衡、感官信息處理以及進食方麵的挑戰。如果你不能自己在陸地上進食,你又怎麽(me) 能在陸地上存活?”

  大多數水生脊椎動物使用吸食來將獵物送入口中。為(wei) 了產(chan) 生吸力,許多種類的魚可以橫向擴展其顱骨,張開嘴巴並產(chan) 生負壓。顱骨相對於(yu) 彼此的這種運動被稱為(wei) 顱運動。

  研究人員稱,吸食在陸地上是無效的,因為(wei) 它無法遠距離起作用,而且很難建立吸取食物所需的壓力密封。因此,陸生脊椎動物不得不轉向其他方法來捕獲獵物。但是表明這種轉變如何發生的化石證據有太多,遠非從(cong) 鰭過渡到肢體(ti) 那麽(me) 簡單。於(yu) 是,他們(men) 專(zhuan) 門研究了提塔利克魚顱骨中將骨頭集合在一起的骨縫,以觀察顱骨的使用方式。

  研究小組使用了先進的新型計算機斷層掃描(CT)分析來對提塔利克魚顱骨的形態進行詳細檢查,鑒別出其他技術未曾發現的滑動關(guan) 節等關(guan) 鍵新特征,滑動關(guan) 節為(wei) 動物橫向擴展其顱骨以產(chan) 生吸力提供了必要的顱運動。

  研究人員注意到,提塔利克魚與(yu) 鱷魚的顱骨存在明顯相似之處,鱷魚是一種“活化石”物種,以前被認為(wei) 僅(jin) 使用橫向捕捉動作捕獲獵物。在2019年的一項研究中,研究人員發現,鱷魚在進食時可以同時使用側(ce) 向咬合和吸力,這要歸功於(yu) 其顱骨獨特的滑動關(guan) 節,有助於(yu) 在咬食時產(chan) 生吸力。

  這些相似之處使研究人員相信,提塔利克魚也可能以同樣的方式進食,這表明這種適應性可能在動物移居陸地很久之前就進化完成了。舒賓博士說:“真正令人驚訝的是,四足動物在陸地上使用的每一項創新,每一項發明,最初都以某種形式出現在魚類中,包括肺、附肢,現在則以進食的形式出現。”

  更好地了解提塔利克魚的生物學特征和行為(wei) ,除了幫助人們(men) 了解魚類祖先的進化之外,還可以為(wei) 解剖結構和發育提供新的見解。在分析提塔利克魚顱骨的運動範圍時,似乎移動最多的3根骨頭最終進化整合為(wei) 哺乳動物耳中的骨頭。

  研究人員表示:“提塔利克魚的那3根骨頭是我們(men) 用來聽聲音的。現代哺乳動物還維持著那麽(me) 一點顱運動學!”

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