图片来源：ROBERT REISZ/多伦多大学 提供 |
为了占领陆地，我们的脊椎动物祖先首先必须掌握一项我们大多数人认为理所当然的任务：在吞咽食物之前咀嚼。最早的陆地植食性动物出现在大约 2.9 亿年前，它们只是从植物上撕下叶子，然后囫囵吞下。但后来，草食动物进化出了一种更有效的进食方式，它们使用牙齿和下颚而不是肠道来处理植物物质——这种发展使它们能够将坚韧、高纤维的植物纳入饮食。现在，新的研究表明，这项关键的创新在 2.6 亿年前就已经出现。根据今天发表在《自然》杂志上的一份报告，来自俄罗斯中部的类哺乳爬行动物遗骸代表了解剖学上咀嚼的必要性的最早证据。
这个化石于 1990 年在二叠纪晚期的沉积物中被挖掘出来，被称为苏米尼亚·盖特曼诺维（右图），它本身并不是一个新的发现。相反，这些发现来自于对其下颚和牙齿的详细分析。具体而言，苏米尼亚下颚关节上的磨损模式表明，这种生物在进食时采用了所谓的动力冲程，而电子显微镜成像显示，牙齿上有剪切运动造成的水平划痕。这些观察结果共同表明，苏米尼亚拥有一个适合磨碎坚韧植物的口腔装置。
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有趣的是，咀嚼可能为其他重要的创新奠定了基础。“咀嚼尤其重要，因为如果动物能够更有效地咀嚼食物，它可以更快地消化并提高食物摄入率，”多伦多大学古生物学家罗伯特·雷斯 (Robert Reisz) 解释说，他是这项研究的合著者。“这种增加的摄入量可能支持了类似于哺乳动物的更高的新陈代谢。”事实上，雷斯指出，在现存动物中，主要是哺乳动物会大量咀嚼食物，尤其是在植物方面。
“陆地植食性动物开始在口中处理食物的时间与动物多样性的大幅增加之间存在联系，”雷斯评论道。“所以你可以说，现代陆地生态系统的演变，其中大量的草食动物支持着少数顶端捕食者，是基于动物有效地吃掉陆地上的绿色植物。”