失落已久的马蹄趾被发现

一项新的研究揭示现代马保留了所有五个祖先脚趾的痕迹

Eohippus

旧国家自然历史博物馆展出的始祖马

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


马是“尖”上站立的。这实际上是真的。从驴到斑马,所有现存的马都站在一个脚趾上——相当于我们手和脚的第三个指头。 

马腿的单一性使马科动物成为进化上的宠儿。它们的化石记录广为人知,一个多世纪以来,它们一直是超越性变化的象征,一堆石化的骨骼可以追溯到 5000 多万年前,记录了像始祖马这样的小型森林物种是如何用多个脚趾四处奔跑,直到坚硬的、草地覆盖的平原上的生活推动马匹走向它们更熟悉的现代形态。 

现代马保留着这些变化的一些迹象。偶尔会有马天生就带有退化的侧脚趾,这表明这些额外脚趾的遗传和发育框架仍然存在。即使是在那些具有预期单蹄的马中,前腿仍然在主脚柱的侧面带有两个锥形的骨头——裂骨——那是古代额外脚趾的遗迹。 


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这是教科书上的内容,一个容易理解的例子,说明了每个生物体都是新旧混合体。但我们显然遗漏了包裹在马肉中的其他线索。马不仅仅有三个脚趾的部分。它们保留了标准哺乳动物五指的迹象。

马蹄进化的大致轮廓。 来源:Solounias 等人 2018

解剖学家尼科斯·索洛尼亚斯和同事们

发现了失落已久的“猪蹄”。这不像再次观察现代马那么简单。需要进化背景,早期的马,如四趾始祖马、三趾中马和单趾恐马,提供了背景,而胎马标本则提供了对发育的洞察力。最终,研究人员不仅找到了“缺失的”脚趾,还改变了马蹄的解剖图。

就前腿而言,索洛尼亚斯和合著者指出,传统结构在很大程度上仍然成立。马站在它们的第三个手指上,侧夹板是第二个和第三个手指的残余。但是每个夹板的底侧都有脊,专家认为这是丢失的第一个和第五个手指(想想你的拇指和小指)的遗迹。

后脚是另一个故事。后蹄底部有一种称为“蛙”的特殊结构,它是第二个和第四个脚趾的残余。但还有更微妙的结构——称为“翼和蹄软骨”——是第一个和第五个脚趾的残余。研究人员写道,结果是,它们“显示了马属手部内五指的迹象”。

这改变了马进化的经典故事。传统的说法,我在我的书

石头记中帮助延续了这种说法,是生态变化促使马匹将它们的脚趾减少到单列。这些残余只是曾经存在过的迹象。但现在索洛尼亚斯和他的同事们已经揭示,马蹄是如何变得如此奇怪的故事可能没有之前想象的那么戏剧性。 

即使马主要站在它们中间的脚趾上,它们仍然存在所有五个祖先脚趾的部分。更重要的是,研究人员指出,骨骼五指的每个部分的位置保持稳定,尽管大小或形状随时间变化,但它们的位置保持一致。至少,马前肢的基础是由始新世的始祖马奠定的,从那时起,只是以这种或那种方式进行了调整。我们可以通过马的脚来阅读马的整个历史,结果证明,它们的骨骼星座可以带我们回到比我们预期的更久远的时间。

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