研究:4.72億年前動物或已進化出奔跑的能力 在它們出現在陸地上之前

大多數基礎研究表明,對稱步態是祖先的特徵,不對稱步態是哺乳動物、一些鱷魚、一些海龜、無尾類動物和一些魚類的更衍生特徵。在一項研究中,研究人員在文獻中搜索了在現存有顎類動物中使用不對稱步態的證據。來自美國查爾斯頓學院的Eric McElroy解釋說,奔跑只是被稱為“不對稱步態”的一系列動作中的一種形式。

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在這些動作中,腳落下的時間分佈不均;包括兔子的跳躍;支撐–當兩棲魚類用鰭拖動自己穿越陸地時,以及punting–當魚類用它們的骨盆鰭推動自己沿着海床或河床時。

科學家們曾認為,跳躍和奔跑的能力只是在2.1億年前哺乳動物首次出現在地球上之後才出現的。然而,事實證明,鱷魚也能以最高的速度奔跑,海龜也能跳躍;這使來自美國紐約理工學院的麥克羅伊和邁克爾-格拉納托斯基懷疑動物是否可能比以前認為的更早進化出獨立協調其四肢的能力。他們在《實驗生物學雜誌》上發表了他們的發現,即動物可能在4.72億年前,也就是在生命出現在陸地上之前就已經進化出了支撐、跳躍,甚至可能是奔跑的能力。

為了找到答案,兩位研究人員搜索了科學文獻並構建了一個定製的家族樹,包括目前已知的哺乳動物、有袋動物、單體動物、爬行動物、青蛙、蟾蜍和魚類,它們在用腳和鰭沿着表面推進自己時使用不對稱的“腳落”。 麥克羅伊說:“我們總共彙編了308個物種的數據,對那些只使用均勻計時的步行、小跑和跑步的物種打0分,對那些顯示出通過跳躍、支撐、punting或奔跑等不對稱運動跡象的物種打1分。然後,兩人進行了一系列的模擬,以找出不對稱步態在進化樹上出現得更早或更晚的可能性。”

麥克羅伊說:“花了幾個月的時間來解決分析中的所有問題,”他發現最可能的是,幾乎所有現代動物的最早祖先,包括魚類,在4.72億年前都能夠以某種原不對稱的步態移動。它們是在海床上打滾,還是在海床上奔跑,我們不得而知,但是這些動物能夠不對稱地協調它們的四肢來推動自己。而研究人員驚訝地發現,即使我們最早的祖先可能有這種替代的推進形式,一些生物–如蜥蜴、蠑螈、青蛙,甚至大象–已經失去了束縛和奔跑的能力,儘管它們的家譜上有能夠協調不對稱運動的祖先。

因此,跳躍和奔跑的能力並不只是哺乳動物的專利。幾乎所有今天活着的動物都有能夠進行不對稱運動的祖先,儘管有些動物在某個地方失去了不對稱運動的能力;要麼是因為它們失去了協調這些動作所必需的神經,要麼是因為它們變得太大或者太慢而無法飛奔起來。無論如何,哺乳動物並不是唯一具有協調不對稱運動能力的選擇群體,我們有可能從某個古老的魚類祖先那裡繼承了這種能力,在任何物種踏上陸地之前,他們就已經用鰭推動自己在海床上前進了。

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