最资讯丨动物内温性进化的“确凿证据”： 首先出现在2.33亿年前的哺乳动物祖先中

新的研究表明，内温性出现在大约2.33亿年前的哺乳动物祖先身上，远远早于大约2亿年前的哺乳动物的起源。这项题为"内耳生物力学揭示了哺乳动物内温的晚三叠世起源"的研究于7月20日发表在《自然》杂志上。来自南非约翰内斯堡金山大学的研究人员是进行这项研究的国际科学家团队的成员。

金山大学进化研究所古生物学高级研究员Julien Benoit博士说：“我们第一次能够通过进化来追踪内温性的起源对我们哺乳动物前祖先骨骼解剖的直接影响。这对我们的研究领域来说是一个令人兴奋的时刻。”

(资料图片仅供参考)

除了作为听觉器官外，内耳还容纳了平衡器官：半规管。内耳的三个半规管以三维空间为导向，当头部移动时，半规管内充满了液体，并激活感受器，以告知大脑头部和身体的确切三维位置。为了使平衡器官有效地检测到头部的旋转并帮助平衡，这种液体（称为内淋巴液）的粘性或运行性至关重要。

与其他液体类似，内淋巴液的粘度随着体温的变化而变化，就像一大块黄油在热锅中从固体变成液体一样。由于这一物理特性，更高的体温的演变将导致内淋巴液的粘度发生改变。然而，这种粘度的变化不能不加控制，否则，平衡器官将不再正常工作。内耳的半规管必须适应更高的体温所带来的新粘度：它们必须改变其几何形状。

这一发现的两位主要作者 Ricardo Araújo 博士（里斯本大学）和Romain David博士（巴黎自然历史博物馆）的关键直觉是意识到半规管形状的这种变化将很容易通过化石来追踪地质时间。准确指出发生这种几何形状变化的物种，将对内温性的进化时间起到准确的指导作用：确定哺乳动物祖先何时从冷血动物过渡到温血动物的重要证据。

“直到现在，半规管一般被用来预测化石生物的运动能力。然而，通过仔细观察它们的生物力学，我们想，我们也可以用它们来推断体温。这是因为，像蜂蜜一样，当温度升高时，半规管内所含的液体的粘性会降低，从而影响到功能。因此，在过渡到内温的过程中，需要进行形态上的适应，以保持最佳的性能，我们可以在哺乳动物的祖先中追踪它们。”巴黎自然历史博物馆博士后研究员、论文第一作者 Romain David博士说。

Karoo化石的贡献

研究人员发现，内耳道在大约2.33亿年前适应了内淋巴粘度相对突然的变化，表明哺乳动物祖先的整体体温在这个时候变得更暖和。

来自南非 Karoo的化石在这一发现中发挥了关键作用，部分原因是Karoo时代的岩石在一百多年的研究中产生了大量的哺乳动物祖先的化石。

南非的化石为近一亿年的生命进化提供了不间断的记录，精致地记录了从兽孔目爬行动物（therapsids）到哺乳动物的转变过程。此外，由于当时Karoo地区由于大陆漂移而更接近南极，内耳的几何形状所暗示的较暖的体温不可能是由于整体气候较暖所致。

“由于南非的气候平均比较寒冷，内耳液体粘度的变化只能是由哺乳动物祖先普遍较暖的体温引起的，”Benoit说。

利用最先进的CT扫描技术和三维建模，研究人员能够重建来自南非Karoo和世界其他地方的几十种哺乳动物祖先的内耳，并设法准确指出哪些物种的内耳解剖结构与较温暖的体温相一致，而哪些则不一致。

范式改变

到目前为止，人们普遍认为内温性是在非常接近2.52亿年前的古三叠纪边界时出现的，或者可能更接近2亿年前哺乳动物的起源。新的结果表明，内温性在大约2.33亿年前出现在哺乳动物的祖先中。这个新的日期与最近的发现相一致，即许多通常与"哺乳动物性"相关的特征，如胡须和皮毛，也比以前预期的更早演化。更重要的是，这些结果支持向温血动物性的进化过渡是出乎意料的快。

里斯本大学高等理工学院等离子体与核燃料研究所初级研究员、论文第一作者里卡多-阿劳霍博士说：“与目前的科学思维相反，我们的论文令人惊讶地表明，从地质学角度来看，内温性的获得似乎发生得非常快，不到一百万年。这不是以前所认为的数千万年的一个渐进的、缓慢的过程，而可能是在类似于哺乳动物的新的代谢途径和毛皮的起源触发时迅速达到的。”

美国菲尔德自然历史博物馆古哺乳学馆长、论文的资深作者Kenneth D. Angielczyk博士说：“哺乳动物内温性的起源是古生物学中未解之谜之一。”

“许多不同的方法被用来试图预测它的首次进化时间，但它们经常给出模糊或矛盾的结果。我们认为我们的方法显示了真正的前景，因为它已经用非常多的现代物种进行了验证，而且它表明内温性是在哺乳动物身体计划的许多其他特征也逐渐到位的时候进化的。”

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