熱血起源

一項對古代原哺乳動物的新分析,深化了我們對我們祖先何時開始變得恆溫的理解

Thrinaxodon

犬齒獸Thrinaxodon在舊國家自然歷史博物館化石展廳中。

Brian Switek

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我們對我們從哪裡來著迷。我們的祖先是誰?他們是什麼樣的?

當然,這隻到此為止。你追溯的時間越久遠,生物看起來越不像人類,我們就越少關注我們的前輩和親戚。也許這就是為什麼犬齒獸不是一個家喻戶曉的詞,而尼安德特人卻是。但是人類的故事不僅僅是關於直立行走或敲擊岩石來製造石器。畢竟,我們是哺乳動物,是更廣泛的家庭的一部分,擁有一些非常突出的特徵。例如,我們自己產生熱量並保持或多或少的恆定體溫。一項新的研究概述了我們的原哺乳動物祖先何時進化出這種驚人的能力。

到目前為止,我們恆溫性的起源仍然是一個謎。生理學並不能真正化石化,因此古生物學家不得不尋找替代物來尋找線索。例如,毛皮無疑與維持體內火焰的運轉有關,而已知的最早的帶毛皮化石大約有1.65億年的歷史。與鬍鬚相關的腦結構也表明,早在約2.4億年前就出現了毛髮,這暗示哺乳動物“溫血”的特徵在當時也已進化出來。


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但還有另一種方法。

在一項新的研究中,古生物學家凱文·雷伊和他的同事們研究了二疊紀和三疊紀骨骼中的氧同位素,以估計原哺乳動物的體溫。這種方法以前已用於其他生物群體——例如,海洋爬行動物——並且依賴於研究化學特徵和體溫之間的關係。古生物學家發現的結果為我們的祖先和親戚何時開始變得恆溫提供了一個新的日期。

研究人員取樣了合弓綱動物(包含哺乳動物及其近親的類群)的骨骼,這些動物生活在二疊紀和三疊紀的不同緯度。雷伊和他的同事們寫道,其想法是,體溫隨周圍環境波動的合弓綱動物會顯示出氧同位素值的分散,而保持恆定體溫的合弓綱動物不會受到地理變化的影響,並且變異性會較小。他們確定,至少有兩個原哺乳動物譜系顯示出恆溫性的跡象——一群像豬一樣、長著獠牙的生物,如水龍獸,以及包括最終衍生出第一批真正哺乳動物的譜系的鼬科動物,稱為真犬齒獸。

合弓綱動物的系統發育樹,表明了代謝升高可能進化的位置。 來源:Rey et al. 2017

這兩個群體似乎都在二疊紀末期,即2.59億至2.52億年前進化出了升高的代謝率。問題是為什麼。雷伊和他的同事們提出了幾種可能性。

研究人員指出,全球氣候在二疊紀末期正在降溫,隨後在結束該時期的大滅絕期間迅速變暖。也許氣候的劇烈波動選擇了那些能夠產生自身體熱——甚至保持體溫穩定——的動物,在這個生命史上壓力巨大的時期。

更重要的是,恆溫性通常與快速生長速率有關。雷伊和他的合作者認為,這可能使恆溫原哺乳動物比它們的親戚更早達到生殖成熟期,使它們能夠延續它們的譜系,而其他生長緩慢的型別則滅絕了。簡而言之,古生物學家認為,恆溫性“可能使某些獸孔目動物能夠在那時期的劇烈氣候變化中倖存下來,並征服新出現的空缺生態位”,使我們的祖先和我們的一些親戚能夠在有史以來最嚴重的大滅絕中倖存下來。

參考文獻

Rey, K., Amiot, R., Fourel, F., Abdala, F., Fluteau, F., Jalil, N., Liu, J., Rubidge, B., Smith, R., Steyer, S., Viglietti, P., Wang, X., Lécuyer, C. 2017. 氧同位素表明二疊紀-三疊紀獸孔類動物多個進化支系記憶體在升高的熱代謝eLIFE。doi: 10.7554/eLife.28589

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