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现代蝾螈的研究为早期陆生脊椎动物的摄食行为提供了线索

2023-10-19 16:53:38 来源: 用户: 

自从查尔斯·达尔文的工作以来,从进化的角度来看,我们从哪里来已经相对清楚:水生祖先产生了陆生脊椎动物,人类就是从陆生脊椎动物中发展而来的。

然而,尽管新的陆地条件下的生命带来了物理和生理上的限制,但脊椎动物究竟是如何从水到陆地的过渡仍不清楚。脊椎动物从水到陆的转变开始于大约3.6亿年前的泥盆纪。进食是早期四足动物从水生生物向陆生生物转变过程中必须适应的最重要的过程之一。

由德国斯图加特国家自然历史博物馆的DanielSchwarz博士和RainerSchoch教授领导的国际团队研究了现存蝾螈的摄食行为,随后利用这些分析结果得出了有关蝾螈摄食行为的结论。早期的四足动物。研究结果表明,早期的陆生脊椎动物可能在第一次尝试征服土地时就已经进食,尽管它们缺乏像今天许多羊膜动物那样的可移动舌头。

此外,在发育的早期阶段,当它们仍然是水生时,早期四足动物可能表现出类似于哺乳动物的复杂咀嚼行为,尽管通常拥有相对简单形状的牙齿(弯曲圆锥形和单尖牙)。该研究发表在《皇家学会哲学汇刊B:生物科学》上。

研究人员选择了一种实验生物学方法来阐明早期四足动物的摄食行为。他们研究和观察了最近的蝾螈,因为它们具有相似的解剖结构,并且可以在水中和陆地上进食。科学家们分析了来自十个蝾螈科中的九个科的四十个物种在三个发育阶段的摄食行为,使这是迄今为止最全面的蝾螈摄食研究。

“我们观察了变态前的幼虫、幼虫和变态后的成虫。变态后,在进食过程中观察了蝾螈,如果可能的话,在水下和陆地上进行观察。我们的研究在之前的研究中脱颖而出,不仅因为它的数量丹尼尔·施瓦茨博士说:“我们不仅研究了物种和发育方法,而且还研究了从最初将食物摄入口腔到开始吞咽的喂养过程。”

利用现代技术研究了史前动物摄食行为的可能变化:利用蝾螈发育中的水陆转变来模拟早期四足动物摄食行为的可能变化。详细分析在一定程度上可以通过现代技术实现,例如从两个角度进行高速X射线视频成像,用于生成三维动画(XROMM)。

这种方法可以研究进食过程中骨骼结构的快速运动以及蝾螈口中猎物的运动。X射线摄像可以观察动物的嘴巴,即使它们是闭合的。

早期陆生进食的两种可能情况

研究人员的数据表明了早期四足动物的陆地进食有两种情况:要么用下颌抓住猎物并将其拖回水中,舌头可能通过水流将其运输,下颌可能已经处理了它(咀嚼咬合)——或者直接在陆地上通过摇晃和咬合猎物的方式处理猎物,最后借助惯性运输(即快速向前运动或头部旋转,同时暂时释放对食物的抓握)将猎物吞下。

因此,甚至在脊椎动物在陆地上行走和灵活的舌头进化之前,陆生进食似乎也是可能的。此外,观察结果表明,在早期发育阶段存在复杂的咀嚼习惯,包括多维的下颌运动。

“目前的工作可以被视为重要的基础研究,从中可能会产生进一步的问题。在进一步的研究中,我们希望根据化石调查早期陆生脊椎动物的头骨、下颌和舌头结构,以澄清有关进化的更多细节。早期四足动物的摄食行为和脊椎动物的水陆过渡,”科学家DanielSchwarz博士和RainerSchoch教授说。

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