深呼吸,感受你的肋骨扩张,胸腔随之扩大。这种简单而规律的动作,是近3亿年前就已存在的生物遗传特征,如今我们终于找到了“木乃伊”来证明这一点。
古生物学家发现了一具体型微小、类似蜥蜴的化石,这一发现正在重新定义陆地动物如何征服地球的过程。
这种生物Captorhinus aguti于289万年前(早二叠世时期)在美国俄克拉荷马州理查兹脊的洞穴中死亡。
由于一种奇特的无氧泥浆和古代油渗作用,它以三维形态被保存了下来。
这种独特环境保护了皮肤和软骨等脆弱的软组织,这些软组织通常会随着时间消逝,使得标本永远停留在其自然死亡的姿态中。

该化石揭示了目前已知最古老的侧呼吸系统证据,展现了有袋类动物——包括爬行动物、鸟类和哺乳动物——现今呼吸的原始机制。
“Captorhinus是一种外形类似蜥蜴的生物,对于理解早期羊膜动物的演化至关重要,”哈佛大学器官体与进化生物学系博士生兼本项研究共同负责人埃than Mooney表示。
尽管它的体型仅有几英寸,但这一保存完好的化石中包含的有机分子,比此前纪录保持者——恐龙——要古老近一亿年。
在这一项新研究中,研究团队采用先进的中子断层扫描技术(nCT),对化石进行了非侵入性的内部观察。
它揭示了一种保存极为完整的、呈“accordion”状纹理的皮肤,包裹着动物的躯干。
这项高科技成像技术,结合对另外两个标本的研究,使得科学家得以重建出早期羊膜动物完整的呼吸系统。
研究人员发现了一套完整的胸腔结构,包括分段的软骨胸骨以及将肋骨直接连接到肩部的各种肋层。
它展示了这些古代爬行动物如何过渡到现代陆生动物所使用的、依靠肋骨驱动的复杂呼吸方式。
这一发现凸显了从两栖动物低效的呼吸方式向更强大的胸式吸气系统的重要进化转变。
在此之前,早期两栖动物像喝水一样吞咽空气,依靠喉咙将氧气泵入肺部。这是一种费力且低效的过程,限制了动物的活动能力。Captorhinus改变了游戏规则。
通过用肌肉将肋骨向外拉,形成负压,将空气深深吸入肺部。这种机制被称为胸式吸气。这是巨大的进步,更多的氧气意味着更充沛的能量。
更多的能量使他们能够狩猎、奔跑,并在他们的两栖类亲戚无法生存的严酷内陆环境中繁盛发展。
“我们提出,捕龙属所发现的这种系统代表了现存爬行动物、鸟类和哺乳动物中肋骨辅助呼吸的原始状态,”多伦多大学研究团队的合作者罗伯特·R·雷兹教授说。
这种小型爬行动物是当今几乎所有陆生脊椎动物的祖先蓝本。
无论是天空中翱翔的鹰,草原上疾驰的猎豹,还是你坐在书桌前——我们每个人都在使用着一种由肋骨驱动的引擎,这种引擎早在二叠纪时期,就在美国俄克拉荷马州一处黑暗的洞穴中,由Captorhinus率先发明。
如今这些标本陈列于多伦多皇家安大略博物馆,仍对全球科学界开放,供持续研究。
研究结果于4月8日发表在《自然》期刊上。
