恒温动物(比爬行动物保持温暖身体和更高能量水平的能力)的进化起源,目前被认为分别起源于鸟类和哺乳动物,可能发生在近3亿年前。
荣誉退休教授戈登·格里格说,他们的假设是,恒温动物是古老的,在哺乳动物和鸟类的共同祖先中有共同的起源。其中一位评论家说,这是一个“大胆的假设”,但它是基于非常好的证据。它为思考恒温动物的进化提供了一个新的参考框架,可能会使我们更清楚地了解人类、其他哺乳动物和鸟类的体温是如何调节的。
恒温动物允许持续的有氧运动和良好的体温,这与当今爬行动物低能量、低温度和更多变的生活方式形成了鲜明对比。我们从古生物学中收集的证据表明,恒温动物在两种脊椎动物谱系中广泛存在,这两种脊椎动物在很早以前就与最早的陆生动物分道扬镳了一种是现存的鸟类、蜥蜴和鳄鱼(蜥脚类),另一种是单孔目、有袋类和胎盘哺乳动物(synapsida)。
他说:“我们的主要假设是,哺乳动物和鸟类的恒温动物有共同的祖先,而且比之前所接受的要古老得多,它们是在第一批两栖动物登上陆地后不久进化而来的。”
“这可能会引起争议,但我们认为,并希望,这将引发一些伟大的对话,它可能会导致我们对身体温度保持方式的理解发生改变。”
格里格教授和来自五个国家的六名研究人员的研究团队是根据一个令人兴奋的千年3辅助生物化学假说进行的,这个假说与哺乳动物在应对寒冷时如何产生体温(称为产热)有关。
格里格教授说:“许多暴露在寒冷环境中的胎盘哺乳动物通过一种特殊组织——棕色脂肪组织(棕色脂肪)产生的额外热量来补充发抖产生的热量。”
“不出所料,这个过程被称为‘非寒战生热’(NST)。但有袋类动物、单孔目动物(鸭嘴兽和针鼹)和许多胎盘哺乳动物也缺乏棕色脂肪。那么他们多余的身体热量是从哪里来的呢?”
来自生物化学研究的假设似乎回答了这个问题。这表明,这些哺乳动物维持稳定体温的热量直接来自骨骼肌,其生化机制与产生热量的褐色脂肪不同。
“另一个让我们感兴趣的事实是,鸟类的热量产生被认为是由一个非常相似的过程驱动的——这让我们想知道,鸟类和哺乳动物的恒温动物是否有一个共同的起源,而不是独立进化的?”因此,我们的中心假设诞生了。”
研究人员意识到,如果恒温动物的能力真的在很久以前就进化了,他们可能会在现代最早的祖先、鸟类和哺乳动物的化石中发现恒温动物的证据。于是开始了对古生物学文献的全面调查。
格里格教授说:“只有骨头可以继续研究,再加上根据这些骨头进行的重建,表明它们的主人在生活中可能拥有的大小和形状,似乎没有什么证据表明它们的体温调节生物学。”
“然而,骨骼的微观结构可以显示出快速而持续的生长速度,某些骨骼类型在恒温动物中更为常见。”梦幻德扑
此外,大的体型和直立的身材可能意味着像恒温的心脏结构和高血压,大直径的血管进入肢骨的切入点可能意味着高血流量。这些都是恒温动物的特征。
“最后,放射性同位素分析有时可以提供骨骼或牙齿形成时的体温信息。”
在几个月的回顾中,研究发现了恒温动物是蜥脚类和突触类谱系的早期祖先的证据;双侧龙是一种大型爬行类食草动物,有一层骨状的外甲保护着它们;盘龙也是一种类似哺乳动物的爬行动物。
“这些恒温动物的早期迹象与我们的假设一致,即恒温动物非常古老,可能比蜥脚类动物和突触类动物谱系的分化还要早,”格里格说。
“同样令人兴奋的是,随着时间的推移,我们在这两个谱系中发现了多次恒温动物的出现,这表明它在这两个主要的进化谱系和它们的特征中都广泛存在。”
“我们的发现也提出了一个问题:是否新近认识到的、可能是古老的补充身体热量的来源已经被胎盘哺乳动物的棕色脂肪所取代,或者是否肌肉NST和棕色脂肪中的NST都在一起工作。”解开这个谜团应该会让我们更好地理解人体的体温调节。”
参考:
Gordon Grigg, Julia Nowack, José Eduardo Pereira Wilken Bicudo, Naresh Chandra Bal, Holly N. Woodward, Roger S. Seymour。整个 ‐体温恒温动物:在哺乳动物、鸟类和鳄鱼的祖先中,具有古老、同源和广泛的分布。生物评论,2021;DOI: 1巴宝莉裤子0.1111 / brv.12822