類似爬行動物的哺乳動物祖先進化為溫血動物,但這一轉變的時間卻備受爭議。現在,科學家們利用內耳道化石表明,這種適應發生在大約2.3億至2億年前。但其他研究人員表示,這一證據不太可能解決這場爭論。
溫血動物,或稱恒溫動物,可以保持恒定的高體溫,因為它們的新陳代謝快,而冷血變溫動物代謝率低,依靠環境來保暖。但在化石中很難測量這些特征,所以研究人員使用骨骼特征,如身高和骨骼結構來推斷代謝率。過去的一些研究表明,恒溫動物是在1.45億至6600萬年前才出現的,而其他的研究認為它早在3億到2.5億年前。
在7月1日發表在《自然》雜志上的一項研究中,里斯本大學的古生物學家Ricardo Araújo和他的同事們提出,內耳骨管的形狀和大小可以作為體溫的代表。液體通過管道的運動有助于身體監測頭部位置和運動,這對視覺和平衡至關重要。液體的黏度會隨著體溫的變化而變化。研究小組假設,隨著體溫的升高和動物變得更加活躍,耳道的形狀可能會進化成更少粘性的液體,以保持平衡和運動。
為了追蹤這種適應,研究小組比較了50種現存脊椎動物的內耳結構和生理機能,包括爬行動物、魚類、鳥類和哺乳動物。他們開發了一種基于內耳形狀的熱運動指數,根據體型調整后,使他們能夠預測動物的體溫。
當他們分析了56種滅絕的下孔類動物(哺乳動物的祖先,類似爬行動物)的內耳道,并將它們納入索引時,作者發現,在三疊紀晚期,從2.37億年前到2.01億年前,內耳道的形狀發生了突然的變化。他們的作者認為,這是下孔類動物變成溫血動物的時候。根據該指數,這一轉變意味著體溫升高5-9°C,新陳代謝加快。
作者得出結論,這種適應使早期恒溫動物在應對三疊紀氣候方面具有優勢,三疊紀氣候比之前的二疊紀氣候更冷。
José Eduardo Bicudo說該團隊的方法是新穎的,為研究恒溫動物的出現提供了一種新方法。
澳大利亞阿德萊德大學的生物學家Roger Seymour說,恒溫動物的起源在過去60年里一直爭論不休,有多種理論,每種理論都有證據支持。
但他質疑恒溫動物出現于晚三疊世是否可行。他指出,早期吸熱下孔類動物的體溫——大約34°C——仍然相對較低,與現存的單孔類哺乳動物如鴨嘴獸和針鼴的體溫相似。
鴨嘴獸和針鼴與其他哺乳動物相比行動遲緩。Seymour猜測,具有相似體溫的動物可能很難與當時的其他爬行動物共存,其中包括用兩條腿行走、行動迅速的祖龍——現代鳥類的祖先。“如果你所處的環境有一只四處奔跑的兩足祖龍,而你的生理機能就像現代的針鼴或鴨嘴獸,你就會成為晚餐。”