现有爬行动物还是先有卵?新研究挑战关于早期动物繁殖的主流观点

南京大学和布里斯托尔大学的研究人员发现,最早的哺乳动物、爬行动物和鸟类可能生下了活的幼崽。以前,人们认为羊膜动物--一类在卵内的保护膜中进行胚胎或胎儿发育的脊椎动物--的成功主要归功于硬壳卵。然而,一项对 51 个化石物种和 29 个可归类为卵生(产硬壳或软壳卵)或胎生(产活体幼仔)的活体物种的最新研究表明,事实并非如此。


(资料图片仅供参考)

最近发表在《自然-生态学与进化》(Nature Ecology & Evolution)上的研究结果表明,羊膜动物的所有主要进化分支,即哺乳纲、鳞龙目(蜥蜴及其近缘种)和弓龙目(恐龙、鳄鱼、鸟类)的祖先都具有胎生性和胚胎保留时间延长的特点。

羊膜卵,图像展示其中的半透膜壳和胚外膜。资料来源:Mike Benton

胚胎保留时间延长(EER)是指幼体被母体保留的时间长短不一,这可能取决于什么时候生存条件最好。

虽然硬壳蛋经常被视为进化过程中最伟大的创新之一,但这项研究表明,是延伸胚胎保留(EER)为这类特殊动物提供了终极保护。

布里斯托尔地球科学学院的迈克尔-本顿教授解释说:"在羊膜动物之前,最早从鱼鳍进化出四肢的四足动物大致都有两栖的习性。它们必须生活在水里或水边觅食和繁殖,就像青蛙和蝾螈等现代两栖动物一样。"

"当羊膜动物在 3.2 亿年前出现时,它们通过进化出防水皮肤和其他控制水分流失的方法,摆脱了水的束缚。但羊膜蛋才是关键。据说羊膜蛋是一个"私人池塘",发育中的爬行动物在其中受到保护,不会在温暖的气候中干涸,并使羊膜动物能够远离水边,主宰陆地生态系统。"

项目负责人蒋宝玉教授补充说:"这一标准观点受到了挑战。生物学家注意到,许多蜥蜴和蛇类在卵生和胎生之间表现出灵活的生殖策略。

一具来自中国早白垩世的池州龙宝宝骨架,它蜷缩在一枚羊皮纸壳蛋的残骸中。图片来源:南京大学蒋宝玉

"有时,亲缘关系很近的物种会同时表现出这两种行为,而事实证明,生龙活虎的蜥蜴比人们想象的更容易变回产卵的蜥蜴"。

阿明-埃尔斯勒博士说:"此外,当我们观察化石时,我们发现其中许多都是活体动物,包括中生代的海洋爬行动物,如鱼龙和长尾龙。其他化石,包括这里描述的一种来自中国白垩纪的蝶形目动物化石,表明卵生和胎生之间的来回转换发生在其他类群中,而不仅仅是蜥蜴。"

约瑟夫-基廷博士解释说:"EER在当今脊椎动物中非常普遍,发育中的幼体或多或少地由母体保留一段时间。EER在当今的蜥蜴和蛇类中很常见,而且变化多端。它们的幼体可以在不同的发育阶段被释放出来,有的在卵内,有的以小蠕虫的形式被释放出来,EER似乎具有生态优势,也许可以让母体在气温足够暖和、食物供应丰富的时候释放幼体。"

本顿教授总结道:"我们的研究,以及近年来许多其他研究的结果,将教科书中经典的"爬行动物卵"模型扔进了垃圾箱。"

"最早的羊膜动物进化出了延长的胚胎保留期,而不是硬壳卵,以在母体内或多或少地保护发育中的胚胎,从而可以推迟出生,直到环境变得有利为止。第一批羊膜动物的婴儿是出生在羊皮纸蛋中,还是作为活生生的、会咬人的小昆虫食人兽,我们不得而知,但这种适应性的亲代保护使它们比产卵较早的四足动物更具优势"。

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