根據科學家們進行的一項最新研究，四足動物頭骨的骨頭比已滅絕和活着的魚類的骨頭要少，這限制了它們數百萬年的進化。通過分析從水生環境過渡到陸生環境的動物的頭骨化石，科學家發現四足動物的頭骨之間的連接比魚類更複雜。頭骨解剖學的這些變化非但沒有促進陸地生命的多樣化，反而限制了四足動物頭骨的進化。
四足動物在大約4億年前從魚類進化而來，是最早的具有四肢和指頭的陸地動物。它們是從兩棲動物到人類的祖先。
這項研究於9月9日發表在《科學進展》雜誌上，對100多種活體和化石動物的頭骨組織進行了量化，以更好地了解頭骨如何隨着四足動物的進化而變化。這項研究是由布里斯托爾大學、龐培法布拉大學和倫敦大學學院的研究人員進行的。
主要作者布里斯托爾大學地球科學學院 James Rawson說：“四足動物的頭骨一般比它們的魚類祖先要少，但是簡單地計算骨頭的數量會錯過一些重要的數據。我們使用了一種叫做網絡分析的技術，除了骨頭數量之外，還記錄了頭骨的排列–哪些骨頭連接到哪些骨頭。”
作者Borja Esteve-Altava博士是這項技術的專家，他說：“傳統上，解剖學研究大多是描述性或定性的。網絡分析提供了一個健全的數學框架來量化骨骼之間的解剖關係：一種在大多數形態學進化研究中經常被忽視的數據。”
儘管一開始聽起來可能是反直覺的，但研究人員發現，四足動物的頭骨比魚類少，使得它們的頭骨組織更加複雜。
Rawson補充說：“這可能看起來很奇怪，但擁有較少的骨頭意味着這些骨頭中的每一塊都必須與更多的相鄰骨頭相連，從而導致更複雜的排列。現代青蛙和蠑螈的頭骨是我們研究的所有動物中最複雜的。 最早的四足動物的頭骨也變得更加鞏固為一個單元，而它們的魚類祖先的頭骨則由幾個不同的部分組成。”
通過觀察頭骨排列的種類，研究人員還發現，四足動物的起源與頭骨排列種類的下降相吻合。
該研究的高級作者艾米麗-雷菲爾德教授說。”我們驚訝地發現，頭骨的這些變化似乎限制了四足動物的進化，而不是促進了對陸地上新棲息地的輻射。我們認為，頸部的進化、滅絕事件或頭骨發展的瓶頸可能是原因。”
羅森先生總結說。”我們也看到早期四足動物的四肢骨骼的結構變異性有類似的下降，但四肢的下降發生在1000萬年之前。似乎不同的因素在影響着早期四足動物的頭骨和四肢進化，我們還有很多關於我們自己進化史上這一關鍵時期的知識。”