本文发表在《大众科学》的前博客网络上,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
每个恐龙爱好者早期都会学到的一件事是如何根据髋部来分类“可怕的蜥蜴”。
所有恐龙都属于两大类,传统上是根据髋部的形状来定义的。有蜥臀目恐龙,即“蜥蜴髋”恐龙,其一对称为耻骨的骨骼通常是向前倾斜的,还有“鸟髋”鸟臀目恐龙,其耻骨向后突出,与另一块称为坐骨的骨骼连接。
现在,这可能会有点令人困惑。鸟臀目恐龙与鸟类根本没有密切关系。鸟类确实显示出类似的髋部解剖结构,实际上是蜥臀目恐龙,它们独立进化出了趋同的髋部形状。最近也有一些关于是否应该继续使用这些类别的争论。但需要记住的是,恐龙通常表现出这两种髋部布局之一,耻骨向前、向后或偶尔在两者之间。为什么会有这种差异?古生物学家洛雷达纳·马卡卢索和伊曼纽尔·乔普在今年早些时候发表的一篇论文中探讨了这个问题。
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在恐龙中,耻骨在手盗龙类恐龙(包含迅猛龙和鸟类等最受欢迎的恐龙)中发生了四次向后指向的转变,在鸟臀目恐龙中发生了一次。根据之前的分析,这可能是由于髋部参与呼吸的方式发生了类似的变化,或者可能是由于恐龙进化出食草饮食后,需要更多的肠道空间所驱动的。马卡卢索和乔普通过追踪髋部形状、饮食和推断的通气模式之间的关系来研究这些可能性。
事实证明,髋部形状的变化似乎与啃食植物无关。耻骨并没有向后移动以腾出更多空间来分解多叶食物,这很有道理,因为最早的鸟臀目恐龙已经具有其特有的髋部形状,但被认为是杂食性的。(马卡卢索和乔普指出,蜥脚类恐龙也是一个很好的例子,因为它们完全是食草动物,但保留了祖先的耻骨向前倾斜的髋部形状。)相反,似乎恐龙呼吸方式的改变更为重要。
古生物学家写道,这里的关键因素可能是一种叫做M. ischiotruncus的肌肉。这种肌肉将坐骨与拥有它们的恐龙的腹肋(或“腹部肋骨”)连接起来,向后拉这些骨头以扩张腹部。在这种方案中,耻骨作为滑轮参与其中,并且需要指向前方或中间位置。但是,如果鸟臀目恐龙和一些手盗龙类恐龙开始进化出不同的肺部和相关器官通气方式,那么耻骨在解剖学上就可以自由地旋转到不同的位置。马卡卢索和乔普指出,产卵或筑巢等繁殖因素可能与更直接地驱动这种变化有关,但总的来说,似乎恐龙通气方式的改变使得这种转变得以发生。
马卡卢索和乔普指出,这意味着祖先恐龙的肺部通气方式是对髋部形状的进化约束。与呼吸相关的软组织的连锁解剖结构必须先改变,髋部形状才能改变,尽管尚不清楚是什么直接驱动了自由的耻骨改变方向。原因甚至可能因群体而异。例如,在第一批鸟类的进化过程中,与呼吸相关的髋部肌肉附着方式的改变也可能为控制飞行过程中至关重要的尾部运动提供了意想不到的优势。
但这不仅仅是髋部形状的问题。如果耻骨的方向真的受到恐龙呼吸方式的限制,那么最早的鸟臀目恐龙是如何以及为什么偏离了祖先的状况?古生物学家已经知道它们是不同的——缺乏在蜥臀目家族树中发现的附属气囊网络——但这种解剖学上的差异从未得到充分解释。鸟臀目恐龙可能正在做一些奇怪的事情,而这似乎在手盗龙类恐龙中意外地发生了四次。虽然我们有时会觉得恐龙很熟悉,但关于它们的生活,我们仍然有很多不了解的地方。