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中外科學(xué)家解碼化石：約3億年前爬行動(dòng)物會(huì)“肋式呼吸”
中新網(wǎng)長(zhǎng)春4月10日電 (記者 郭佳)中外科學(xué)家通過(guò)對(duì)二疊紀(jì)早期的爬行動(dòng)物化石的研究，發(fā)現(xiàn)此類動(dòng)物已具備類似人類的“肋式呼吸”能力。這一成果首次從化石證據(jù)層面揭示了人類等羊膜動(dòng)物呼吸方式的起源。
記者10日從吉林大學(xué)恐龍演化研究中心獲悉，上述研究由該中心聯(lián)合中國(guó)、美國(guó)、加拿大、澳大利亞等多國(guó)科研機(jī)構(gòu)共同完成。吉林大學(xué)恐龍演化研究中心名譽(yù)主任羅伯特·賴茲(加拿大多倫多大學(xué)古生物學(xué)特聘教授)為論文第一作者兼通訊作者，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nature》。
“木乃伊化”大鼻龍(Captorhinus)遺骸標(biāo)本及胸廓部分的三維重建示意圖。(吉林大學(xué)恐龍演化研究中心供圖)
研究聚焦一種名為大鼻龍(Captorhinus)的遠(yuǎn)古爬行動(dòng)物，其生存于石炭紀(jì)晚期至二疊紀(jì)早期(3.07億—2.72億年前)?？蒲腥藛T對(duì)在美國(guó)俄克拉荷馬州發(fā)現(xiàn)的大鼻龍化石展開(kāi)系統(tǒng)研究。這類“木乃伊化”化石形成于2.89億年前的特殊埋藏環(huán)境，保存了角質(zhì)皮膚、軟骨骨骼等精細(xì)三維結(jié)構(gòu)，在古生物研究中極為罕見(jiàn)。
借助中子CT掃描、X射線熒光光譜及同步輻射紅外光譜等多學(xué)科交叉手段，研究團(tuán)隊(duì)重建了大鼻龍的胸廓結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，其胸骨、肋骨與肩帶之間存在可動(dòng)連接，可通過(guò)肋間肌帶動(dòng)胸腔擴(kuò)張與收縮，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)吸氣與呼氣。
論文作者之一的吉林大學(xué)恐龍演化研究中心研究館員陳軍表示，這意味著肋骨參與呼吸的機(jī)制在二疊紀(jì)早期就已出現(xiàn)，較此前認(rèn)知明顯提前。
這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義?？蒲腥藛T指出，與依賴口咽部“吞氣”的兩棲動(dòng)物不同，肋式呼吸可顯著提升氣體交換效率。這一關(guān)鍵演化創(chuàng)新被認(rèn)為推動(dòng)了羊膜動(dòng)物對(duì)于不同生態(tài)位適應(yīng)能力的提升，并促進(jìn)其在陸地環(huán)境中的擴(kuò)散與分化。
研究過(guò)程中，科研人員還在化石樣本中檢測(cè)到明確的蛋白質(zhì)特征，將化石中內(nèi)源性酰胺類生物分子殘留的記錄向前推進(jìn)約1億年，為探索更早期生命演化提供了新的證據(jù)。
羅伯特·賴茲表示，該研究不僅填補(bǔ)了呼吸系統(tǒng)演化的重要空白，也為理解脊椎動(dòng)物適應(yīng)陸地環(huán)境的演化過(guò)程提供了關(guān)鍵線索。(完)
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