科學家揭開四足動物肢體姿勢轉變與體型演化關聯之謎

包括四足動物在內的脊椎動物演化歷史中，從外展趴臥向直立姿勢的轉變是演化中的關鍵事件。然而，這一肢體姿勢變化是否與體型演化相關一直是未解之謎，也頗受關注。

記者23日從中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)獲悉，該所聯合英國皇家獸醫學院、美國克萊姆森大學及日本東京大學組成的國際合作團隊，通過對現生美洲短吻鱷與化石鱷類的對比研究，揭示了四足動物肢體姿勢轉變的生物力學效應。

這一古生物演化重要研究成果論文，北京時間當天凌晨在國際學術期刊《科學進展》發表。國際合作研究團隊通過對美洲短吻鱷后肢生物力學模擬，揭示出四足動物肢體姿勢轉變與體型演化的關系。

論文第一作者和通訊作者、中國科學院古脊椎所副研究員飯島正也介紹說，研究團隊首先提出假設：若更直立的肢體姿勢能降低所需的肌肉力量與肢骨承載應力，則可能為四足動物演化出更大的體型提供生物力學基礎。

為驗證這一假設，研究團隊利用計算建模與生物力學仿真，對不同體型和肢體姿勢下的美洲短吻鱷后肢進行模擬分析。隨后，他們進一步將該模型按比例放大至晚白堊世格蘭德恐鱷的體型(體長8.7米，體重3.7噸)，以探討該巨型鱷類的陸地運動能力。

研究結果顯示，體型較大的短吻鱷在產生足夠肌肉力量以支撐自身重量和維持肢骨應力方面面臨更大困難，而恐鱷可能缺乏足夠的肌肉和骨骼能力來支撐其龐大身體進行陸地運動；采用更直立的肢體姿勢有助于減輕肢骨應力。

研究團隊總結表示，從外展趴臥到直立的肢體姿勢轉變，可能通過緩解生物力學約束為四足動物體型增大的演化提供條件。這一研究結果，與二疊紀至三疊紀期間四足動物體型上限逐步增大的演化趨勢相一致。