惊人发现:鳄鱼像鸟类一样呼吸,突显古老联系——以及可能的生存策略

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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,不一定代表《大众科学》的观点


鸟类恐龙——又名鸟类——有一种简化的呼吸方式。 与其他一些动物将空气吸入和呼出肺部的小气囊不同,它们的呼吸以单一方向流经一系列管道。 一项新的研究表明,鸟类并非唯一具有这种适应性的动物:鳄鱼也依赖于这种单向吸入/呼出,这表明这种呼吸形式在进化时间上出现得比之前认为的要早得多。

这些发现于1月14日在Science杂志在线发表,表明这种呼吸方法可能在2.46亿多年前的三叠纪时期出现,早于产生鳄鱼和鸟类的谱系分裂——而不是在后来的鸟类亲属中出现。


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“我们的数据提供了证据,表明单向气流早于翼龙、恐龙和鸟类的起源,并且在鳄鱼和鸟类谱系的共同祖先中进化出来,”犹他大学盐湖城分校生物学助理教授兼首席研究员科琳·法默在一份准备好的声明中说。 (鸟类和鳄鱼的确切共同祖先,一种主龙,仍然未知,但法默推测它可能是一种“体型小、相对敏捷、以昆虫为食的动物”。)

今天,拥有这种单向气流有助于鸟类翱翔到法默所说的“会让哺乳动物昏迷”的高度。 但是,这个小小的呼吸技巧是否有可能帮助鸟类的不会飞行的祖先和古代鳄鱼比其他动物更长久地生存下来?

法默说:“在鳄鱼身上发现这种气流的真正重要性在于,它可能解释了二叠纪和三叠纪之间的动物群更替。”

法默说:“许多主龙,例如翼龙,显然能够在相对缺氧的大气中维持剧烈的运动”。 那时,地球炎热干燥,大气中氧气含量约为 12%(而目前的水平为 21%),单向气流可能意味着在这种恶劣环境中更高的氧气摄取效率。“肺部设计可能在这种能力中发挥了关键作用,因为肺部是将氧气从大气输送到动物组织的第一步。”

研究人员通过鸟类和鳄鱼肺部之间的一些解剖学相似之处发现了这种深层联系。 鳄目(包括今天的鳄鱼和短吻鳄)的现存成员长期以来一直是进化研究的有用参考,因为它们在数百万年的时间里几乎没有变化。 为了证实呼吸怀疑,法默和她的同事肯特·桑德斯(来自犹他大学健康科学中心)检查了活体(虽然镇静)和死亡(捐赠)鳄鱼的肺部气流。 他们还取出了一些肺,并用含有小荧光珠的盐水填充它们,以更好地了解液体如何在肺部内部移动。 通过检查所有这些肺部的液体流动,法默和桑德斯得出结论,物质正在“以惊人的鸟类模式”移动。

之前的研究表明恐龙像鸟类一样呼吸,但这些新发现似乎表明,即使在恐龙出现之前,早期主龙的肺部也没有等待呼气。

美国短吻鳄CT扫描图像,由C. G. Farmer提供

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