2.89億年前的“木乃伊”化石揭示肋骨呼吸的最早證據

這種名為大鼻龍（Captorhinus aguti）的生物，大約在2.89億年前（早二疊世）死于美國俄克拉荷馬州理查茲山的一處洞穴中。

深吸一口氣。感受一下肋骨的擴張，胸腔的隆起。這個簡單而富有節奏的動作，是一份歷經近3億年演化而來的生物遺產，而我們終于有了能證明它的“木乃伊”。

古生物學家近日展示了一具形似小蜥蜴的化石，它正在改寫陸地動物如何征服地球的教科書。

這種名為大鼻龍（Captorhinus aguti）的生物，大約在2.89億年前（早二疊世）死于美國俄克拉荷馬州理查茲山的一處洞穴中。

得益于缺氧的淤泥與遠古石油滲出混合而成的奇特環境，它以三維立體形態被“木乃伊化”了。

這種獨特的環境保護了通常在漫長歲月中會消失的脆弱軟組織，例如皮膚和軟骨，使得標本保持著死亡時的自然姿態被凍結下來。

卓越的保存狀態

這塊化石揭示了已知最古老的肋式呼吸系統證據。它展示了羊膜動物——即現生爬行動物、鳥類和哺乳動物——如今呼吸方式的祖先機制。

“大鼻龍是一種外形酷似蜥蜴的有趣生物，對于理解早期羊膜動物的演化至關重要，”該研究的共同負責人、哈佛大學有機體與進化生物學系博士生伊桑·穆尼說。

盡管體型僅有幾英寸長，但這具木乃伊化的化石所含有的有機分子，比之前的記錄保持者——一種恐龍——還要早近1億年。

在這項新研究中，團隊使用了先進的中子計算機斷層掃描技術（nCT）對化石內部進行了無損檢測。

掃描結果揭示了一層保存極為完好、具有“手風琴般紋理”的皮膚包裹著這只動物的軀干。

這種高科技成像技術，結合對另外兩件標本的研究，使得研究人員能夠重建出早期羊膜動物的首個完整呼吸系統。

研究人員發現了一個完整的胸部結構，包括分節的軟骨胸骨和多層肋骨，這些肋骨將胸廓直接錨定在肩部。

這展示了這些古代爬行動物是如何過渡到現代陸地動物所使用的、復雜的、由肋骨驅動的呼吸方式的。

肋骨輔助呼吸

這一發現凸顯了從兩棲動物效率低下的呼吸方式向更強大的肋式抽吸系統演化的重大轉變。

在此之前，早期的兩棲動物像喝水一樣吞咽空氣，利用喉嚨將氧氣泵入肺部。這是一個費力且低效的過程，限制了動物的活動能力。而大鼻龍改變了這一規則。

它通過使用肌肉將肋骨向外拉伸，創造出真空，將空氣深深吸入肺部。這被稱為肋式抽吸。這是一次巨大的升級。更多的氧氣意味著更多的能量。

更多的能量使它們能夠在惡劣的內陸環境中捕獵、奔跑和繁衍，而它們的“兩棲類表親”卻無法追隨其腳步。

“我們認為，在大鼻龍身上發現的這一系統，代表了現存爬行動物、鳥類和哺乳動物中那種肋骨輔助呼吸方式的祖先狀態，”該研究的共同作者、多倫多大學的羅伯特·R·賴斯教授表示。

這只小小的爬行動物，幾乎是今天你能見到的每一種陸生脊椎動物的“祖先藍圖”。

無論是天空中翱翔的鷹隼，熱帶草原上沖刺的獵豹，還是正坐在書桌前的你——我們都在使用由大鼻龍在二疊紀時期俄克拉荷馬州一處黑暗洞穴中開創的、由肋骨驅動的“引擎”。

目前，這些標本被收藏在多倫多皇家安大略博物館，供全球科學界進行持續研究。

該研究成果于4月8日發表在《自然》期刊上。

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