恐龍髖部形狀的秘密

一項新的分析探究了食草或不同的呼吸方式是否影響了恐龍髖部的形狀

Hypacrosaurus

在像鴨嘴龍這樣的鳥臀目恐龍中,恥骨是向後定向的。問題是為什麼。

布萊恩·斯威特克

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本文發表在《大眾科學》的前部落格網路上,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


每個恐龍愛好者早期都會學到的一件事是如何根據髖部來分類“可怕的蜥蜴”。

所有恐龍都屬於兩大類,傳統上是根據髖部的形狀來定義的。有蜥臀目恐龍,即“蜥蜴髖”恐龍,其一對稱為恥骨的骨骼通常是向前傾斜的,還有“鳥髖”鳥臀目恐龍,其恥骨向後突出,與另一塊稱為坐骨的骨骼連線。

現在,這可能會有點令人困惑。鳥臀目恐龍與鳥類根本沒有密切關係。鳥類確實顯示出類似的髖部解剖結構,實際上是蜥臀目恐龍,它們獨立進化出了趨同的髖部形狀。最近也有一些關於是否應該繼續使用這些類別的爭論。但需要記住的是,恐龍通常表現出這兩種髖部佈局之一,恥骨向前、向後或偶爾在兩者之間。為什麼會有這種差異?古生物學家洛雷達納·馬卡盧索和伊曼紐爾·喬普在今年早些時候發表的一篇論文中探討了這個問題。


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在恐龍中,恥骨在手盜龍類恐龍(包含迅猛龍和鳥類等最受歡迎的恐龍)中發生了四次向後指向的轉變,在鳥臀目恐龍中發生了一次。根據之前的分析,這可能是由於髖部參與呼吸的方式發生了類似的變化,或者可能是由於恐龍進化出食草飲食後,需要更多的腸道空間所驅動的。馬卡盧索和喬普透過追蹤髖部形狀、飲食和推斷的通氣模式之間的關係來研究這些可能性。

事實證明,髖部形狀的變化似乎與啃食植物無關。恥骨並沒有向後移動以騰出更多空間來分解多葉食物,這很有道理,因為最早的鳥臀目恐龍已經具有其特有的髖部形狀,但被認為是雜食性的。(馬卡盧索和喬普指出,蜥腳類恐龍也是一個很好的例子,因為它們完全是食草動物,但保留了祖先的恥骨向前傾斜的髖部形狀。)相反,似乎恐龍呼吸方式的改變更為重要。

古生物學家寫道,這裡的關鍵因素可能是一種叫做M. ischiotruncus的肌肉。這種肌肉將坐骨與擁有它們的恐龍的腹肋(或“腹部肋骨”)連線起來,向後拉這些骨頭以擴張腹部。在這種方案中,恥骨作為滑輪參與其中,並且需要指向前方或中間位置。但是,如果鳥臀目恐龍和一些手盜龍類恐龍開始進化出不同的肺部和相關器官通氣方式,那麼恥骨在解剖學上就可以自由地旋轉到不同的位置。馬卡盧索和喬普指出,產卵或築巢等繁殖因素可能與更直接地驅動這種變化有關,但總的來說,似乎恐龍通氣方式的改變使得這種轉變得以發生。

馬卡盧索和喬普指出,這意味著祖先恐龍的肺部通氣方式是對髖部形狀的進化約束。與呼吸相關的軟組織的連鎖解剖結構必須先改變,髖部形狀才能改變,儘管尚不清楚是什麼直接驅動了自由的恥骨改變方向。原因甚至可能因群體而異。例如,在第一批鳥類的進化過程中,與呼吸相關的髖部肌肉附著方式的改變也可能為控制飛行過程中至關重要的尾部運動提供了意想不到的優勢。

但這不僅僅是髖部形狀的問題。如果恥骨的方向真的受到恐龍呼吸方式的限制,那麼最早的鳥臀目恐龍是如何以及為什麼偏離了祖先的狀況?古生物學家已經知道它們是不同的——缺乏在蜥臀目家族樹中發現的附屬氣囊網路——但這種解剖學上的差異從未得到充分解釋。鳥臀目恐龍可能正在做一些奇怪的事情,而這似乎在手盜龍類恐龍中意外地發生了四次。雖然我們有時會覺得恐龍很熟悉,但關於它們的生活,我們仍然有很多不瞭解的地方。

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