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最早的古生代颚是最成功的

发表时间:2022/05/02 21:52:43  浏览次数:2295  
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脊椎动物进化的一个重要突破是颌骨的出现,以及与之相关的咬合和咀嚼能力。在一项新的研究中,古生物学家已经弄清楚了骨骼这一重要部分的起源及其发展的第一阶段。

最早的古生代颚是最成功的

Dunkleosteus 是一种巨大的捕食者,有强大的下颚,但没有牙齿

几乎所有现代脊椎动物——无论是哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、软骨鱼还是硬骨鱼——都有下颚,这是咬和咀嚼所必需的。然而,七鳃鳗和其他最原始的现代脊椎动物没有颌骨。

起初,没有人有下颚——在这方面最古老的脊椎动物类似于原始的七鳃鳗。这些没有颌骨的构造并不太先进,例如,缺乏髓鞘是神经组织中快速传导冲动所必需的。

同时,第一批脊椎动物有鳃,因此它们可以在水下呼吸。反过来,这些都配备了骨骼支撑 - 鳃弓。正是这些骨头在某些时候能够改变它们的功能并成为第一块下巴的基础。

“颌骨是有颚动物(即有颌动物)身体的一个极其重要的部分,”布里斯托大学(英国)的博士生、这项新研究的作者之一威廉·迪肯说。“它们不仅分布广泛:几乎每个人都有下巴,而且总是用于相同的目的——捕获和加工食物。这不能说,例如,前肢或后肢和尾巴,它们可能有非常不同的目的。

因此,威廉认为颌骨是进化研究中极其有价值的对象。事实上,不同脊椎动物头骨的这一部分可以使用严格定义和通用的参数来表征,因此可以进行客观比较。

最早的古生代颚是最成功的

第一批脊椎动物类似于现代七鳃鳗,没有下颚 / © Rainmaker1973

为了解决这个问题, 《科学进展》杂志上一篇新文章的作者检查了 121 种古代脊椎动物,为每种脊椎动物描述了 45 种不同的颌骨参数。这主要是关于所谓的盾皮鱼或装甲鱼——即在古生代志留纪和泥盆纪末期生活在海洋中的鱼。很快,盾皮虫就完全消失了。值得注意的是,尽管外表相似,但这些动物不能被称为“真正的”鱼的亲戚——我们同时代的鱼。

所考虑的物种包括著名的邓氏鱼 ( Dunkleosteus ),其令人印象深刻的下颚可以压碎最强壮的骨头。尽管没有牙齿,但这却被骨头的锋利边缘所取代。

该研究的作者应用了复杂的数学模型和数据分析来突出颚装置的最重要的进化参数。他们甚至创建了一大组“假设的颌骨”模型,并建立了一个形态特征空间,他们用它定量描述和比较了所有这些多样性。

古生物学家得出的结论是,最古老的颌骨非常适合快速撞击并具有很高的强度。因此,它们的主人是掠食者。奇怪的是,最成功的设计是最古老的。未来,随着越来越多的新系统群的出现,颚器发生了迅速的变化,有时甚至失去了最佳结构。

此外,脊椎动物的进化差异给它们提供了一个选择:动物必须“更喜欢”强壮或快速猛击的下巴。随后,这种困境影响了许多脊椎动物的进化发展。

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