不懼過往，不畏將來！11-27 15:48
研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管早期四足動物仍具有水生特征，它們也具有一定的陸地行走能力。
肱骨形狀進化的三個主要階段：從水生魚類的塊狀肱骨（左），到過渡性四足動物的L形肱骨（中），再到陸生四足動物的扭曲肱骨（右）。上圖：滅絕的動物剪影；中圖：3D肱骨化石；下圖：用于量化形狀的標(biāo)志。
水生到陸生的轉(zhuǎn)變是脊椎動物進化中最重要轉(zhuǎn)變之一。但四足動物是何時從水中過渡到陸地，又是如何過渡的？至今還是未解之謎。
在11月25日在《自然》雜志發(fā)表的一篇論文中，哈佛大學(xué)的科學(xué)家們利用高分辨率的化石數(shù)據(jù)解決了這些問題。
他們的結(jié)果表明，盡管早期四足動物仍具有水生特征，它們也具有一定的陸地移動能力。
在這項研究中，科學(xué)家們研究了哈佛比較動物學(xué)博物館收藏的40個來自世界各地已滅絕動物的肱骨化石（上臂骨）三維模型。這些化石覆蓋了從水中到陸地的過渡時期，能夠較好地展現(xiàn)從完全水生魚類到完全陸生四足動物的整個過程。
之所以研究肱骨，不僅是因為它在化石記錄中數(shù)量豐富、保存完好，還因為它存在于所有肉鰭魚類中。
從水生魚類到陸生四足動物的進化路徑和肱骨形狀變化。
通訊作者、哈佛大學(xué)比較動物學(xué)博物館古脊椎動物館館長Stephanie Pierce說：“當(dāng)四足動物從功能齊全的魚類轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆懮乃淖銊游飼r，肱骨會攜帶很強的功能信號，我們可以利用這一點來預(yù)測四足動物是何時開始進行陸地移動的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幾乎在進化出四肢的同時，陸生能力就產(chǎn)生了?！?/p>
1944年，古生物學(xué)家George Gaylord Simpson提出了“適應(yīng)性景觀”的概念。在崎嶇不平的三維表面上，高度的增加代表著更好的功能表現(xiàn)和適應(yīng)能力，隨著時間推移，自然選擇會驅(qū)使種群向高處攀升，接近適應(yīng)性頂點。
研究人員認為，在水陸過渡中，隨著肱骨形狀的改變，適應(yīng)性景觀也會隨之改變。
“我們可以利用適應(yīng)性景觀，看看早期四足動物的肱骨形狀是更適應(yīng)在水中活動還是在陸地活動，”Pierce說，“最早四足動物的肱骨具有獨特的功能特征組合，它們聚集在陸地景觀的底部，這表明它們的陸地移動能力有所提升，但當(dāng)時這一能力還非常有限?！?/p>
研究人員認為，陸地移動能力可能是由于其他特征的發(fā)展而被限制，比如水中進食。一旦四足動物擺脫了這種束縛，它們的肱骨就可以自由地進化形態(tài)和功能，從而增強四肢的運動能力，并最終入侵陸地生態(tài)系統(tǒng)。
Dickson說：“我們的研究第一次通過定量、高分辨率的視角，了解了陸地運動能力在水陸過渡時期的演化歷程。我們還可以預(yù)測何時、如何發(fā)生這種轉(zhuǎn)變，以及在這種轉(zhuǎn)變中哪些功能最為重要?！?/p>
接下來，研究人員將進一步探索四足動物骨骼的其他部分以驗證其他假設(shè)，比如，有人認為，在后肢出現(xiàn)之前，前肢已經(jīng)具備了陸生能力。
（部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
◎編譯 | 花花
◎?qū)徃?| 西莫
◎責(zé)編 | 陳之涵
◎期刊來源 | 《自然》
◎期刊編號| 0028-0836
◎原文鏈接：
https://phys.org/news/2020-11-water-to-land-transition-early-tetrapods.html
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