圖片來源：ROBERT REISZ/多倫多大學 提供 |
為了佔領陸地，我們的脊椎動物祖先首先必須掌握一項我們大多數人認為理所當然的任務：在吞嚥食物之前咀嚼。最早的陸地植食性動物出現在大約 2.9 億年前，它們只是從植物上撕下葉子，然後囫圇吞下。但後來，草食動物進化出了一種更有效的進食方式，它們使用牙齒和下顎而不是腸道來處理植物物質——這種發展使它們能夠將堅韌、高纖維的植物納入飲食。現在，新的研究表明，這項關鍵的創新在 2.6 億年前就已經出現。根據今天發表在《自然》雜誌上的一份報告，來自俄羅斯中部的類哺乳爬行動物遺骸代表瞭解剖學上咀嚼的必要性的最早證據。
這個化石於 1990 年在二疊紀晚期的沉積物中被挖掘出來，被稱為蘇米尼亞·蓋特曼諾維（右圖），它本身並不是一個新的發現。相反，這些發現來自於對其下顎和牙齒的詳細分析。具體而言，蘇米尼亞下顎關節上的磨損模式表明，這種生物在進食時採用了所謂的動力衝程，而電子顯微鏡成像顯示，牙齒上有剪下運動造成的水平劃痕。這些觀察結果共同表明，蘇米尼亞擁有一個適合磨碎堅韌植物的口腔裝置。
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有趣的是，咀嚼可能為其他重要的創新奠定了基礎。“咀嚼尤其重要，因為如果動物能夠更有效地咀嚼食物，它可以更快地消化並提高食物攝入率，”多倫多大學古生物學家羅伯特·雷斯 (Robert Reisz) 解釋說，他是這項研究的合著者。“這種增加的攝入量可能支援了類似於哺乳動物的更高的新陳代謝。”事實上，雷斯指出，在現存動物中，主要是哺乳動物會大量咀嚼食物，尤其是在植物方面。
“陸地植食性動物開始在口中處理食物的時間與動物多樣性的大幅增加之間存在聯絡，”雷斯評論道。“所以你可以說，現代陸地生態系統的演變，其中大量的草食動物支援著少數頂端捕食者，是基於動物有效地吃掉陸地上的綠色植物。”