恐龙拥有类似鸟类的肺

一项新研究提出,所有恐龙都拥有基本的肺部结构,这可能给了它们进化优势

Gorgosaurus

尽管关系非常遥远,但恐龙蛇发女怪龙尖角龙可能拥有相似的肺部结构。

布莱恩·斯威特克

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


恐龙生命中最引人入胜和最具争议的方面之一是我们看不到的部分。我指的是像霸王龙三角龙这样的动物的软组织——肌肉、器官、神经和其他早已腐烂的柔软部分。但是恐龙骨骼——恐龙骨架的奇妙之处在于,它们与我们非常好奇的许多缺失部分相互作用并支撑着它们。了解需要寻找什么,就可以检索到关于腐烂部分的线索。正如罗伯特·布罗克赫斯特、艾玛·沙克纳和威廉·塞勒斯在一项新研究中所指出的那样,正是这种解剖学轮廓可以告诉我们更多关于非鸟类恐龙肺部的知识。

然而,在谈论古代骨骼之前,最好从现在开始。鸟类是活着的恐龙,我们知道它们拥有非常复杂的呼吸系统,包括气囊系统以及肺和气管。这些解剖学上的“气球”经常侵入和压陷骨骼,正是这种身体系统之间的协调,使古生物学家能够识别蜥臀目恐龙(即包括像迅猛龙这样的兽脚类恐龙和像迷惑龙这样的蜥脚类恐龙的科)中的气囊系统。但是肺本身呢?非鸟类恐龙的肺部与现代鸟类的肺部相似吗?还是鸟类的肺部有更近的进化起源?

在这里,现在再次是了解过去的钥匙。研究人员研究了鸟类和鳄鱼的肺部和周围的骨骼解剖结构,着眼于软组织和骨组织如何相互影响,并将此数据集与非鸟类恐龙和原始恐龙西里龙的骨骼细节进行了比较。换句话说,如果鸟类和鳄鱼的椎骨解剖结构与鸟类和鳄鱼的肺部解剖结构相关,那么这种解剖学联系应该允许重建已灭绝的恐龙的肺部解剖结构。


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正如人们可能预料的那样,考虑到它们不同的生活方式和超过2.35亿年的独立进化轨迹,鸟类和鳄鱼的肺部解剖结构差异很大。这是一个有用的发现,因为这样就可以将非鸟类恐龙归类为肺部解剖结构更像鳄鱼还是更像鸟类。研究人员发现,研究中的所有非鸟类恐龙以及西里龙都拥有在胸腔形成“沟壑”状顶棚的椎骨,这与顶部表面不能移动的更像鸟类的肺有关。所有恐龙的肺都比鳄鱼的肺更像鸟类的肺。

这并不意味着所有恐龙都只是大鸟。(非常不像鸟类的恐龙,如三角龙,以及与鸟类起源密切相关的恐龙也参与了这项研究。)相反,正如解剖学家指出的那样,结果表明恐龙的祖先状况是“背侧不能移动的肺,强烈地划分为气体交换和通气区域”。从基本结构进行修改——可能在鸟臀目恐龙中保持保守,而在蜥臀目恐龙中用气囊系统高度修改——导致了古生物学家现在正在评估和研究的呼吸多样性。

这可能与恐龙本身的起源有关。布罗克赫斯特及其同事写道,拥有更像鸟类的肺的生理后果可能使非鸟类恐龙比其他脊椎动物更有效地从空气中吸收氧气,这在有时大气氧含量下降时是一个优势。恐龙的肺部解剖结构可能给了它们显著的生存优势,并且可能成为“可怕的蜥蜴”在侏罗纪和白垩纪统治世界的关键。

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