从老鼠到猛犸象,足部姿势可以解释为什么有些哺乳动物如此庞大
Anup Shah / Minden图片
从老鼠到猛犸象,足部姿势可以解释为什么有些哺乳动物如此庞大

我们最早的,啮齿动物的祖先可能在大约2亿年前在平坦的小脚上踩踏地球。 根据一项新的研究,随着这些脚的姿势进化,哺乳动物的大小也变得越来越大,产生了从尖头非洲狮子到相对平足的人类的一切。

“这是一篇优秀的论文,”澳大利亚阳光海岸大学运动发展专家Christofer Clemente说,他没有参与这项工作。 “将这些事情联系起来是一个非常聪明的主意。”

为了进行这项研究,Manabu Sakamoto是英国雷丁大学的进化生物学家; Tai Kubo,东京大学的古生物学家; 和同事汇集了880种活体哺乳动物物种及其足部姿势的数据集。 该团队将姿势分为三大类:plantigrade(平脚),digitigrade(tiptoed)或unguligrade(hooved)。

大多数动物相对容易放置:人类和老鼠是平足的,狗和猫是尖脚,马和野牛是蹄。 其他人提出了挑战 例如,大象和犀牛有蹄子,但不像马那样分散它们的重量。 大象在他们的脚跟上承受很大的重量,使他们在平足类别中获得一席之地,而犀牛实际上是在脚上行走,将它们放在脚尖类别中。

接下来,研究人员将这些物种绘制在一棵家谱上,该树谱描绘了所有已知哺乳动物生命的分枝进化历史。 他们根据他们与数据集中与生物物种的关系,填写了已灭绝动物可能的足部姿势。 他们的模型 ,他们今天在“ 美国国家科学院院刊”上报道。

但是尺寸是最大的惊喜:平均而言,尖脚哺乳动物的体积往往是平足哺乳动物的两倍,而蹄动物通常甚至更大 - 比尖端动物的体重高出57倍。

当然有异常值:例如,平足大象是地球上最大规模的陆地哺乳动物,而尖嘴犬和猫比平足人类小。 但整体趋势仍然存在。 当科学家将这些变化映射到他们的系统发育树上的分支点时 - 比如,当产生疣猪,麋鹿和长颈鹿的祖先进化成蹄而不是脚尖时 - 他们发现身体大小几乎总是快速增加。

“在整个演变过程中,身体尺寸的增加往往会在这些过渡点突然爆发,”Sakamoto说。 “这不是一个渐进的事情。”

这表明了两种可能性中的一种:足部姿势允许哺乳动物进入并在新的生态位中蓬勃发展,其中大的是优势。 或者由于动物首先变得更加庞大而导致足部姿势的演变。 Sakamoto说,首先出现的是蹄子或者蹄子,这仍然是一个悬而未决的问题。 他认为在未来的研究中将化石哺乳动物添加到他们的模型中可以帮助清除进化箭头的方向。

伦敦皇家兽医学院的生物力学研究人员约翰哈钦森说:“这些结论对我来说都很合适,整体上都很有意义。”

克莱门特补充说,答案可以揭示其他进化的奥秘。 “如果我们能够更好地理解身体大小和姿势之间的联系,我们可以回到过去......并回答诸如”恐龙如何变得如此之大?“之类的问题。 这真的很令人兴奋。“

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