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古代化石运动的模型揭示了恐龙和鳄鱼祖先姿态演变的步骤

布里斯托大学和皇家兽医学院(RVC)的科学家使用三维计算机模型研究了Euparkeria capensis(一种生活在三叠纪2.45亿年前的小型爬行动物)的后肢,并推断它具有“马赛克”运动功能”。

这项研究今天在《科学报告》上发表,由研究员Oliver Demuth领导,Emily Rayfield教授(布里斯托尔)和John Hutchinson教授(RVC)参加。他们对多个标本进行的新的微型计算机断层扫描扫描揭示了有关先前隐藏的髋骨形状以及脚和踝关节结构的前所未有的信息。

自从1900年代初以来,从众多化石标本中得知了Euparkeria,它与鳄鱼和鸟类的最后共同祖先是近亲。尽管鸟类和鳄鱼表现出不同的运动策略,但直立(直立)姿势的两足鸟与两只和四足恐龙共享,而四足(四足)蔓延的鳄鱼则居于其祖先的位置,运动和Euparkeria的概念可以提供关于这些差异如何产生的重要见解。

作者对髋关节结构的新重建表明,Eupereria在骨盆上有一个独特的骨质边缘,称为髋臼上缘,覆盖了髋关节的顶部。此功能以前仅在后来的鳄鱼线上找到,并经常被用来推断这些动物的直立姿势。随着鳄鱼变得更加两栖,它们的逆转。带帽的边缘使骨盆覆盖大腿骨的顶部,并以四肢呈柱状排列的方式支撑身体。因此,这种类型的关节称为“立柱式”。迄今为止,Eupereria保留了这种结构,是最早的爬行动物。因此,它是否也可以采取更直立的姿势,而不是更散乱的姿势?

为了测试后肢在生活中的运动方式,研究小组估算了大腿骨旋转到与髋骨碰撞的距离,并且他们的模型也解决了踝关节的摆姿势。计算机模拟表明,虽然大腿骨本可以保持直立姿势,但由于脚围绕踝关节旋转的方式,脚还不能稳定地放置在地面上,这意味着更宽阔的姿势。但是,覆盖髋关节的骨质轮缘以任何一种能使步态更加伸展的活体动物所不知道的方式限制了大腿骨的运动,暗示着它的姿势更加直立。

因此,该团队的模拟揭示了髋部和踝关节中看似矛盾的模式。尽管Euparkeria迄今是具有这种特殊髋部结构的最早的爬行动物,但后来在三叠纪龙族中出现了使关节更加直立的踝关节。RVC的进化生物力学教授John Hutchinson博士评论说:

“那么,在Euparkeria中存在的结构的马赛克可以看作是考古学家运动演化的中心垫脚石。”

第一作者Oliver Demuth,RVC的研究技术员和布里斯托大学的前硕士研究生评论道:

Euparkeria的髋部结构非常令人惊讶,特别是在功能上与踝关节矛盾。以前,人们认为两者是相互联系并同步发展的。但是,我们能够证明这些特征实际上是逐步分离和进化的。”

布里斯托大学的古生物学教授Emily Rayfield博士评论说:

“这种方法令人兴奋,因为使用CT扫描数据集和骨骼和关节如何装配的计算机模型使我们能够测试有关这些古代动物如何运动以及鸟类,鳄鱼和恐龙最早祖先的肢体的长期观念。可能已经进化了”

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