它发生的速度比科学家预期的要快得多。
一位艺术家描绘的哺乳动物祖先在寒冷的夜晚呼出热气,暗示它是温血动物。 (图片来源:Luzia Soares)
科学家们已经确定了我们最早的祖先进化为温血动物的时间点,而且它发生的时间比研究人员预期的要晚得多,也快得多。
这一发现是通过研究内耳的微小管而得出的,它将哺乳动物温血动物的进化时间置于大约 2.33 亿年前——比科学家之前认为的晚了 1900 万年。
这些半规管充满了一种称为内淋巴的粘性液体,当液体四处晃动时,它会抚摸管内的细小毛发。这些毛发将信息传递给大脑,指导它如何保持身体平衡。像一些液体一样,像蜂蜜一样的内淋巴越热就越流动,需要半规管改变它们的形状,这样液体才能继续发挥作用。在变温或冷血动物中,这种耳液更冷,因此表现得更像糖蜜,需要更宽的空间来流动。但对于吸热或温血动物来说,液体更含水,小空间就足够了。
研究人员在 7 月 20 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中写道,这种基于温度的特性使得微小的半圆形运河成为发现古代哺乳动物冷血变热时刻的理想场所。
“到目前为止,半规管通常用于预测化石生物的运动,”该研究的共同主要作者、伦敦自然历史博物馆的进化人类学家 Romain David 在一份声明中说。 “然而,通过仔细观察它们的生物力学,我们认为我们也可以使用它们来推断体温。
“这是因为,就像蜂蜜一样,当温度升高时,半规管内的液体会变得不那么粘稠[糖浆],从而影响功能,”大卫解释说。 “因此,在向吸热的过渡期间,需要进行形态适应以保持最佳性能,我们可以在哺乳动物祖先中追踪它们。”
为了发现这种进化变化的时间,研究人员测量了来自动物界的 341 种动物(243 种现存物种和 64 种灭绝物种)的三个内耳道样本。分析显示,研究中包括的 54 种已灭绝的哺乳动物在 2.33 亿年前形成了适合温血动物的狭窄内耳道结构。
在这项研究之前,科学家们认为哺乳动物从犬齿动物那里继承了温血动物——一群有鳞的、类似老鼠的蜥蜴,它们产生了所有现存的哺乳动物——被认为在它们第一次出现时已经进化出温血动物 2.52 亿几年前。然而,新发现表明哺乳动物与其早期祖先的分化比预期的要明显。
而这种剧烈的变化发生得惊人地快。热友好型耳道在化石记录中出现的时间并不比科学家预期的要晚。它的发生速度也快得多——大约在最早的哺乳动物开始进化胡须、皮毛和专门的脊椎的同时出现。
“与当前的科学思维相反,我们的论文出人意料地表明,在不到一百万年的时间内,从地质学角度来看,吸热的获得似乎发生得非常快,”该研究的共同主要作者,该大学的地质学家 Ricardo Araújo葡萄牙里斯本在声明中说。 “这并不是之前认为的数千万年的渐进、缓慢的过程,但当新的类似哺乳动物的代谢途径和皮毛的起源触发时,它可能很快就实现了。”
后续研究将需要通过其他方式确认这些发现,但研究人员表示,他们很高兴他们的工作将有助于回答有关哺乳动物进化的长期存在的问题之一。
“哺乳动物吸热的起源是古生物学中最大的未解之谜之一,”该研究的资深作者、菲尔德博物馆麦克阿瑟古哺乳动物学馆长 Kenneth Angielczyk 在声明中说。 “已经使用了许多不同的方法来尝试预测它何时首次进化,但它们往往给出模糊或相互矛盾的结果。我们认为我们的方法显示出真正的希望,因为它已经使用大量现代物种进行了验证,它表明这种吸热是在哺乳动物身体结构的许多其他特征也逐渐形成的时候进化而来的。”