哺乳动物和鸟类之间的温体联系比以前认识到的更古老

导读吸热的进化起源(保持温暖的身体和比爬行动物更高的能量水平的能力),目前被认为分别起源于鸟类和哺乳动物,可能发生在近3亿年前。名誉教授

吸热的进化起源(保持温暖的身体和比爬行动物更高的能量水平的能力),目前被认为分别起源于鸟类和哺乳动物,可能发生在近3亿年前。名誉教授戈登·格里格(GordonGrigg)说,他们的假设是,吸热是古老的,在哺乳动物和鸟类的共同祖先中有着共同的起源。一位评论者说这是“一个大胆的假设”,但它基于非常好的证据。它意味着思考吸热进化的新参考框架,并可能导致更清楚地了解人类和其他哺乳动物以及鸟类的体温是如何调节的。

“吸热允许持续的有氧工作和有利的体温,与当今爬行动物的低能量、更低和更易变的生活方式形成鲜明对比。我们收集了来自古生物学的证据,表明吸热在两种脊椎动物谱系中广泛存在很早就出现了第一批陆生动物——一个导致现存的鸟类、蜥蜴和鳄鱼(蜥蜴目),另一个谱系导致单孔目动物、有袋动物和胎盘哺乳动物(突触目)。

“我们的主要假设是,哺乳动物和鸟类的吸热有共同的祖先,而且比以前接受的要古老得多,在第一批两栖动物登陆陆地后不久就进化了,”他说。

“这可能会引起争议,但我们认为并希望它会引发一些伟大的对话,它可能会改变我们对保持体温的方式的理解。”

格里格教授和来自五个国家的六名研究人员的团队根据生物化学的一个令人兴奋的假设进行了研究,所有这些假设都与哺乳动物在应对寒冷时如何产生体温(称为产热)有关。

“许多暴露在寒冷条件下的胎盘哺乳动物通过特殊组织棕色脂肪组织(棕色脂肪)产生的额外热量补充颤抖产生的热量,”格里格教授说。

“不出所料,这个过程被称为‘非颤抖的产热’(NST)。但有袋动物、单孔类动物(鸭嘴兽和针鼹)和许多胎盘哺乳动物也缺乏棕色脂肪。那么它们额外的体温从哪里来?”

来自生化研究的假设似乎回答了这个问题。它表明,这些哺乳动物稳定体温的热量直接来自骨骼肌,采用了不同于从棕色脂肪产生热量的生化机制。

“我们还非常感兴趣的是,鸟类的热量产生被认为是由一个非常相似的过程驱动的——这让我们怀疑,鸟类和哺乳动物的吸热是否有共同的起源,而不是独立进化?所以我们的中心假设诞生了。”

研究人员意识到,如果吸热的能力真的可以追溯到很久很久以前,他们可能会在现代鸟类和哺乳动物的最早祖先的化石中发现吸热的证据。于是开始了对古生物学文献的全面调查。

格里格教授说:“只有骨头可以继续,再加上基于这些骨头的重建,表明它们的主人在生活中可能有什么样的大小和形状,似乎几乎没有证据表明它们的体温调节生物学。”

“然而,骨骼的微观结构可以表明快速和持续的生长速度,某些骨骼类型在吸热动物中更为常见。

“此外,大的体型和直立的身材可能意味着类似吸热的心脏结构和高血压,进入四肢骨骼的血管的大直径入口点可能表示高血流量。这些是吸热的特征。

“最后,放射性同位素分析有时可以提供有关骨骼或牙齿形成时体温的信息。”

在数月的审查中,研究发现了蜥脚类和突触类的早期祖先吸热的证据。Pareiasaurs,大型爬行动物般的食草动物,被骨质的外部盔甲所保护,在几组盘龙类中,类似哺乳动物的爬行动物。

“这些吸热的早期迹象与我们的假设一致,即吸热非常古老,并且可能比蜥脚类动物和突触类动物谱系的分歧更古老,”格里格教授说。

“同样令人兴奋的是,随着时间的推移,我们在两个谱系中发现了多次吸热现象,这表明它在两个主要进化谱系中都普遍存在,并且具有它们的特征。

“我们的发现还提出了一个问题,即新发现的、可能是古老的补充体热来源是否已被胎盘哺乳动物中的棕色脂肪所取代,或者棕色脂肪中的肌肉NST和NST是否一起运作。而这应该会导致一个更好地了解关于人的身体温度调节“。

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