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3.75億年前的魚類化石Tiktaalik的新數據表明：在行走的進化過程中，髖骨連接著肋骨

魚類


3.75億年前的魚類化石Tiktaalik的新數據表明：在行走的進化過程中，髖骨連接著肋骨


3.75億年前的魚化石Tiktaalik的新數據提供了中軸骨骼變化的線索 。圖片來源：賓夕法尼亞州立大學的托馬斯·斯圖爾特
據賓夕法尼亞州立大學（薩姆·舒爾蒂斯）：來自一條3.75億年前的魚化石的新數據提供了中軸骨骼變化的線索，這可能有助于我們的祖先爬出水面 。
在腿從鰭進化之前，中軸骨骼——包括頭部、頸部、背部和肋骨——已經在經歷變化，最終將幫助我們的祖先支撐他們的身體在陸地上行走 。包括賓夕法尼亞州立大學生物學家在內的一個研究小組完成了對Tiktaalik骨骼的新重建 。Tiktaalik是一種有3.75億年歷史的魚類化石，是四肢脊椎動物的近親之一 。新的重建顯示，這條魚的肋骨可能附著在它的骨盆上 ， 這一創新被認為對支撐身體和行走的最終進化至關重要 。
4月2日發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文描述了這種新的重建方法 ， 該方法使用微計算機斷層掃描（micro-CT）掃描化石，揭示了此前隱藏在巖石下的魚類椎骨和肋骨 。
“Tiktaalik于2004年被發現 ， 但其骨骼的關鍵部分未知，”賓夕法尼亞州立大學艾伯利科學學院生物學助理教授、研究小組負責人之一湯姆·斯圖爾特說 。“這些新的高分辨率微CT掃描向我們展示了Tiktaalik的椎骨和肋骨，并允許我們對其骨骼進行全面重建，這對于了解它如何在世界上移動至關重要 ?！?br>與大多數魚類不同，它們的椎骨和肋骨沿著軀干的長度是相同的，四肢脊椎動物的中軸骨骼從頭部到尾部的椎骨和肋骨顯示出顯著的差異 。這種區域化的演變允許特定功能的執行，其中之一是骶骨區域的肋骨與骨盆之間的機械連接，這使得后肢能夠支撐身體 。
魚類的腹鰭與四足動物（包括人類在內的四肢脊椎動物）的后肢進化相關 。在魚類中，腹鰭和骨盆帶的骨骼相對較小 ， 可以在體內自由漂浮 。研究人員解釋說，對于行走的進化，后肢和骨盆變得更大，并與脊柱形成連接，作為支撐身體相關力量的一種方式 。
斯圖爾特說:“Tiktaalik非常了不起，因為它讓我們得以一窺這一重大的進化轉變 。”“在它的整個骨架上，我們看到了魚類和水中生物的典型特征以及陸生動物的特征的組合 ?！?br>
3.75億年前的魚類化石Tiktaalik的新數據表明：在行走的進化過程中，髖骨連接著肋骨


3.75億年前的化石魚Tiktaalik roseae骨骼的重建 。在一項新的研究中，研究人員使用Micro-CT揭示了以前隱藏在巖石下的魚的椎骨和肋骨 。新的重建表明，魚的肋骨可能附著在骨盆上，這一創新被認為對支撐身體和最終行走的進化至關重要 。圖片來源：賓夕法尼亞州立大學的托馬斯·斯圖爾特
對Tiktaalik的最初描述集中在骨架的前部 。化石經過精心準備，去除了周圍的巖石基質，露出了頭骨、肩帶和胸鰭 。這個區域的肋骨又大又擴張，這表明它們可能以某種方式支撐著身體，但尚不清楚它們究竟是如何發揮作用的 。2014年，在與骨骼其余部分相同的位置發現了這條魚的骨盆，也清除了基質并進行了描述 。
“從過去的研究中，我們知道骨盆很大 ， 我們感覺后鰭也很大，但直到現在還不能說骨盆是否或如何與中軸骨骼相互作用 ， ”斯圖爾特說 。“這次重建首次展示了它們是如何結合在一起的，并為我們提供了行走最初可能是如何進化的線索 ?！?br>研究人員解釋說，與我們自己的臀部不同，我們的骨骼緊密結合在一起，Tiktaalik的骨盆和中軸骨骼之間的連接很可能是由韌帶組成的軟組織連接 。
“提克塔利克有特殊的肋骨，通過韌帶與骨盆相連 ， ”斯圖爾特說 ?！罢娴暮荏@人 。這種生物有很多特征——一對大的后附肢、大骨盆以及骨盆和中軸骨骼之間的連接——這些特征是行走起源的關鍵 。雖然Tiktaalik可能不是在陸地上行走，但它肯定在做一些新的事情 。這是一種可以支撐自己并用后鰭推動的魚 。”
骨骼的新重建還揭示了Tiktaalik頭部運動的特化以及該魚腹鰭解剖的新細節 。
“看到Tiktaalik的骨骼被捕捉到如此生動的細節令人難以置信，”芝加哥大學Robert R. Bensley生物和解剖學杰出服務教授、該論文的作者之一尼爾·舒賓說 ?！斑@項研究為探索3.75億年前這種動物如何四處活動以及與環境互動奠定了基礎 ?！?br>除了斯圖爾特和舒賓之外，研究團隊還包括芝加哥大學的賈斯汀·b·萊姆伯格、艾米麗·j·希蘭和艾薩克·麥哲倫，以及德雷克塞爾大學自然科學院的愛德華·b·戴施勒 。
布林森基金會、芝加哥大學生物科學部、德雷克塞爾大學自然科學院的匿名捐贈者和美國國家科學基金會資助了這項研究 。加拿大自然資源部極地大陸架項目使實地工作成為可能；努納武特遺產和文化部；努勒維特的堅決灣和格里塞峽灣的村莊；以及格里斯峽灣的伊維克獵人和捕獸者 。