
鳥類通過地球上一些最努力的新陳代謝產生的熱量使自己保持溫暖,而蜥蜴則依靠太陽來保持烤麵包。這兩個組都鏈接到恐龍因此,古生物學家長期以來想知道恐龍是否有所謂的冷血代謝就像他們的蜥蜴表兄弟,或像鳥類親戚一樣的溫新陳代謝。現在科學家知道答案:兩者都是。
動物的新陳代謝是指該動物的身體用於執行正常功能的能量。更高的新陳代謝需要更多的能量來維持 - 意味著動物可以更活躍,但是動物必須吃足夠的食物並呼吸足夠的氧氣才能保持其代謝發動機的運行。作為額外的獎勵,高代謝會產生使動物溫暖的熱量,從而使動物溫暖或吸熱。相反的代謝策略需要更少的能量維持,被稱為冷血或熱熱。與吸熱生物相比,冷血動物需要的氧氣和食物少,但必須通過行為調節其體溫。他們沒有產生自己的熱量,而是通過曬太陽或藏在陰影中來維持內部溫度。
“鳥類從其恐龍祖先那裡繼承了它們異常高的代謝率,這非常酷,”目前是加州大學(Caltech)的博士後研究員的茉莉·維曼(Jasmina Wiemann)對現場科學進行了一項新的研究。在對55種生命和滅絕物種(其中許多是恐龍)的分析中,Wiemann和合著者發現,目前僅在哺乳動物和鳥類中看到的溫血中是在恐龍中很普遍的,但是並非所有恐龍都被暖血。
通過分析來自各種恐龍群的物種,該團隊隨著時間的推移,追踪了溫水和冷血的代謝的演變。他們發現從祖先後代的恐龍很可能被暖血,但恐龍並沒有全部保持這種狀態。在三疊紀時期,在2.519億至20130萬年前,恐龍分為兩個主要群體:索里斯奇(Saurischians)(“ lizard-thipped”恐龍)和鳥類(Ornithischians)(“被鳥式”恐龍)。有證據表明,掃索斯人,包括吃肉的獸腳類動物霸王龍和異龍除其他許多人,還有像祖先一樣的溫血生物。鳥類從這種譜系中降下,並保留了溫血的代謝。
包括三角龍和鴨嘴黑凝ros,隨著時間的流逝,它們失去了快速的代謝,並變成冷血物種。
這些數據可以從先前的研究中撤回發現。例如,以前的研究發現劍龍,一個裝甲植物的鳥類屬,有一個極低的增長率- 緩慢,冷血代謝的標誌。其他學習發現Hadrosaurs是一群鴨嘴植物食者,似乎的體溫太大了,使動物無法溫水。其他研究指出了溫暖的,例如某些恐龍物種的發現全年在北極生活。這是第一項表明恐龍具有多種新陳代謝的研究,它們遵循進化模式。維曼說:“紮根它的根源並意識到這些是真實的模式,而不僅僅是人工製品,這真是太好了。”
根據Wiemann的說法,探索恐龍代謝的研究有兩個大缺點。首先,他們傾向於通過分析蛋殼的厚度,牙齒結構或同位素間接推斷新陳代謝元素具有不同數量的中子 - 化石後剩下的。這些通常用於確定生長速率或體溫,這是代謝率的代理。這些代理可以為動物的新陳代謝提供線索,但不要直接衡量新陳代謝。其次,用於進行這項研究的方法通常具有破壞性,要求研究人員損壞化石以取消其秘密。
在這項新研究中,維曼和她的同事們沒有將無價的化石磨碎到灰塵上,而是使用光片段的顯微鏡來確定恐龍骨骼的化學構成。具體來說,他們尋找來自代謝本身(例如破碎脂肪)的廢物,這些廢物可能暗示動物體內使用氧氣,這是代謝率的直接衡量。
雖然這項研究支持了以前關於恐龍代謝的一些研究結果,但Wiemann的非破壞性抽樣方法可能會為科學家提供前所未有的能力,可以探索其他滅絕譜系中的代謝進化,而不僅僅是恐龍。
這種非破壞性方法意味著古生物學家可以深入博物館的收藏,“從架子上拿走骨頭並在沒有任何重大準備工作的情況下進行分析,” Wiemann說。 “因此,我們第一次可以構建這些真正大的數據集之一,然後實際上連接了點。”
推斷恐龍中代謝進化的模式也提出了有關活動物代謝的問題。
例如,鳥類是唯一在白堊紀結束時大規模滅絕(大約1.45億至6600萬年前)倖存下來的恐龍群,因此似乎它們的高度活躍代謝使它們具有優勢。但是,許多其他似乎擁有渴望能源代謝率的恐龍並不那麼幸運。 Wiemann希望很快就會回答新陳代謝在生存中發揮了很大作用。
該研究還發現,溫血的代謝出現在三個獨立的進化譜系中:在恐龍,哺乳動物和一組滅絕的海洋爬行動物中,稱為plesiosaurs。這些譜係不僅獲得了更高的代謝,而且在三疊紀時期,他們都在同一時間大約在同一時間做到這一點。維曼說:“我認為意識到這一切或多或少同時發生了,這是非常有趣的。”
Wiemann指出,未來使用該團隊研究方法的研究可以擴大科學家對代謝進化的了解。 Wiemann說:“他們最終可以告訴我們,大規模滅絕和進化瓶頸實際上發揮了什麼作用,在為不同動物群體增強和探索其代謝能力的機會方面實際上發揮了作用。” “我認為將來會有一些非常令人興奮的事情。”
研究結果於5月25日在《期刊》上發表自然。
最初發表在現場科學上。