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早期四足動(dòng)物“皮骨紋飾”的作用

生物


早期四足動(dòng)物“皮骨紋飾”的作用

蚓螈利用皮骨祛酸
皮膚內(nèi)，尤其是覆蓋頭蓋及形成部分肩帶的骨質(zhì)擁有高度復(fù)雜的脊與溝，它們被稱(chēng)為“皮骨紋飾”（dermal sculpture） 。研究者通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這些皮骨充當(dāng)著反酸劑容器的作用 ， 它所對(duì)抗的不是胃酸，而是為了對(duì)抗體液中的酸性物質(zhì) 。體液過(guò)度酸化是生物想要生存于陸地的一個(gè)不可避免的問(wèn)題 ， 而皮骨能幫助中和積累的酸性物質(zhì) 。雖然多數(shù)生物最終可能還會(huì)回到水中以擺脫二氧化碳，但皮骨的存在延長(zhǎng)了它們?cè)陉懮系幕顒?dòng)時(shí)間 。來(lái)自布朗大學(xué)的生態(tài)學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)家Christine Janis教授領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他說(shuō)，動(dòng)物的骨甲（bony armor）一直以來(lái)都是個(gè)謎，但就算是最少量的血管化骨骼，也能延長(zhǎng)陸上活動(dòng)時(shí)間 ， 那么它們是如何成為進(jìn)化優(yōu)勢(shì)的呢？
動(dòng)物主要依靠三種方式吸收氧氣、排出二氧化碳，一些小型動(dòng)物由于體表面積與體積比非常高而通過(guò)皮膚進(jìn)行交換 ， 魚(yú)類(lèi)通過(guò)鰓進(jìn)行交換，陸生動(dòng)物則利用肺 。Janis和他的同伴所研究的早期四足動(dòng)物似乎擁有這三種方式，它們保留著鰓部，能夠在水中運(yùn)作，同時(shí)也能利用皮膚釋放二氧化碳，它們還擁有不太高效的肺部，因?yàn)樗鼈兊睦吖遣荒芟袢祟?lèi)那樣活動(dòng) 。那么陸生四足動(dòng)物究竟如何祛酸呢？它們中有一些可能會(huì)像現(xiàn)代的蛙、烏龜和凱門(mén)鱷一樣，依靠非結(jié)構(gòu)骨骼或礦物沉積 。圣路易斯大學(xué)的Daniel Warren副教授注意到一些特殊的方式仍存在于豹蛙（leopardfrog）身上 。凱門(mén)鱷及一些龜類(lèi)還能利用皮骨緩沖酸性物質(zhì) 。這些出現(xiàn)于現(xiàn)代生物中的祛酸機(jī)制 ， 可能在早期四足動(dòng)物中也扮演著重要的作用 。
雖然此項(xiàng)研究并沒(méi)有給出任何直接的或?qū)嶒?yàn)的證據(jù)來(lái)支持皮骨在化石中的此種作用，但作者除了給出四足動(dòng)物身體需要祛酸的事實(shí)和皮骨現(xiàn)今的祛酸作用外，還提供了一些已經(jīng)被化石證據(jù)證實(shí)了的預(yù)言 。例如，原始水生四足動(dòng)物擁有比那些經(jīng)常登陸的四足動(dòng)物更為簡(jiǎn)單（如更少血管化）的皮骨 ， 在兩棲動(dòng)物中 ， 水生的Whatcheeria比起其親屬彼得普斯螈（Pederpes）的皮骨及其紋飾就要簡(jiǎn)單得多 。又如，擁有可擴(kuò)張肋骨的四足動(dòng)物的皮骨及紋飾也較少，炭螈類(lèi)（anthracosaurs）和爬行類(lèi)之間就是這種關(guān)系 。再如，研究者還發(fā)現(xiàn)，小型的、半陸生的、與其現(xiàn)代利用皮膚排放二氧化碳的兩棲動(dòng)物親緣關(guān)系更近的四足動(dòng)物，與其體型較大的親屬種類(lèi)相比，也擁有更為簡(jiǎn)單的皮骨及紋飾 。
Janis最后說(shuō)，在現(xiàn)生生物中，利用皮骨來(lái)祛酸和沉積酸性物質(zhì)的化學(xué)及結(jié)構(gòu)標(biāo)志能夠被鑒別出來(lái)，這提供給我們一種較為可行的驗(yàn)證方法，就是在早期四足動(dòng)物化石中也去尋找相似的標(biāo)志 。
【早期四足動(dòng)物“皮骨紋飾”的作用】
（化石網(wǎng)/歆塬 編譯）