中新網(wǎng)北京10月23日電 (記者 孫自法)包括四足動物在內(nèi)的脊椎動物演化歷史中，從外展趴臥向直立姿勢的轉(zhuǎn)變是主龍類和合弓類演化中的關(guān)鍵事件。然而，這一肢體姿勢變化是否與體型演化相關(guān)一直是未解之謎，也頗受關(guān)注。
記者10月23日從中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)獲悉，該所聯(lián)合英國皇家獸醫(yī)學(xué)院、美國克萊姆森大學(xué)及日本東京大學(xué)組成的國際合作團(tuán)隊(duì)，通過對現(xiàn)生美洲短吻鱷與化石鱷類的對比研究，揭示了四足動物肢體姿勢轉(zhuǎn)變的生物力學(xué)效應(yīng)。
美洲短吻鱷后肢的肌肉骨骼模擬。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖這一古生物演化重要研究成果論文，北京時(shí)間當(dāng)天凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)發(fā)表。國際合作研究團(tuán)隊(duì)通過對美洲短吻鱷后肢生物力學(xué)模擬，揭示出四足動物肢體姿勢轉(zhuǎn)變與體型演化的關(guān)系。
論文第一作者和通訊作者、中國科學(xué)院古脊椎所副研究員飯島正也(Masaya Iijima)介紹說，研究團(tuán)隊(duì)首先提出假設(shè)：若更直立的肢體姿勢能降低所需的肌肉力量與肢骨承載應(yīng)力，則可能為四足動物演化出更大的體型提供生物力學(xué)基礎(chǔ)。
格蘭德恐鱷(TMM43632-1)骨骼復(fù)原圖。上方1.6米高人體骨骼(©Artec 3D)以供比例參考。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖為驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算建模與生物力學(xué)仿真，對不同體型和肢體姿勢下的美洲短吻鱷后肢進(jìn)行模擬分析。隨后，他們進(jìn)一步將該模型按比例放大至晚白堊世格蘭德恐鱷的體型(體長8.7米，體重3.7噸)，以探討該巨型鱷類的陸地運(yùn)動能力。
研究結(jié)果顯示，體型較大的短吻鱷在產(chǎn)生足夠肌肉力量以支撐自身重量和維持肢骨應(yīng)力方面面臨更大困難，而恐鱷可能缺乏足夠的肌肉和骨骼能力來支撐其龐大身體進(jìn)行陸地運(yùn)動；采用更直立的肢體姿勢有助于減輕肢骨應(yīng)力。
鱷類股骨應(yīng)力在不同(A)體型和(B)肢體姿勢下的變化(短吻鱷和恐鱷插圖由Takashi Oda繪制)。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)表示，從外展趴臥到直立的肢體姿勢轉(zhuǎn)變，可能通過緩解生物力學(xué)約束為四足動物體型增大的演化提供條件。這一研究結(jié)果，與二疊紀(jì)至三疊紀(jì)期間四足動物體型上限逐步增大的演化趨勢相一致。(完)