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研究人員將傳熱模型和獸腳亞目食肉動(dòng)物的體型數(shù)據(jù)結(jié)合起來，建立了代謝率與鳥類支系進(jìn)化的聯(lián)系。結(jié)果表明，在降低能量需求的同時(shí)縮小體積是最有利恒溫的進(jìn)化方向。
研究人員由此推測(cè)，在1.8億至1.7億年前，新陳代謝水平隨著體積的縮小而增加，將導(dǎo)致獸腳亞目動(dòng)物代謝水平在進(jìn)化過程中呈現(xiàn)梯度變化。雖然早期物種代謝水平較低，但近期的非鳥類支系代謝水平有所改善。
圖片來源：視覺中國
該分析為長羽毛會(huì)飛的溫血小型恐龍的進(jìn)化轉(zhuǎn)變提供了一個(gè)初步的時(shí)間鏈。
雖然有幾類無脊椎和脊椎動(dòng)物體溫能夠升高到高于環(huán)境溫度，但是只有鳥和哺乳動(dòng)物能夠通過體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來維持較高且恒定的體溫，這是它們廣泛適應(yīng)各類環(huán)境的關(guān)鍵。但這種生存策略的能量代價(jià)很高，且在化石記錄中沒有任何實(shí)質(zhì)的證據(jù)。因此在脊椎動(dòng)物進(jìn)化過程中，恒溫動(dòng)物的進(jìn)化速率和模式仍有爭議。
為了解鳥類和哺乳動(dòng)物恒溫的起源和原因，科學(xué)家提出了兩個(gè)問題，這種進(jìn)化策略的成本和收益是什么？哪些條件有利于向恒溫進(jìn)化？Rezende等用傳熱模型解決了這些問題。他們通過量化生物可占據(jù)的熱量生態(tài)位及其擴(kuò)展來估算恒溫的凈收益，然后參照冷血祖先計(jì)算溫血后代恒溫生活方式的成本。正如進(jìn)化生物學(xué)家Bran K. McNab提出的那樣，當(dāng)結(jié)合體型大小數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算時(shí)，小體型減少了動(dòng)物恒溫進(jìn)化的能量消耗。
該團(tuán)隊(duì)將這種傳熱模型與系統(tǒng)發(fā)育和體型重建相結(jié)合，揭示了鳥類及其祖先的恒溫性進(jìn)化過程。他們發(fā)現(xiàn)冷血祖先體型越大越容易往溫血?jiǎng)游镞M(jìn)化。在小型化過程中，巨大體型帶來的能量成本被轉(zhuǎn)換來維持恒溫。研究人員通過對(duì)不同階段獸腳類動(dòng)物代謝率及體型的分析，用鳥類進(jìn)化支中身體縮小的特殊比率，進(jìn)一步證明了中生代恐龍適應(yīng)性輻射的完整生態(tài)位模型，但他們并沒有提出合適的進(jìn)化假說來解釋這一現(xiàn)象。
研究人員觀察到鳥類持續(xù)了數(shù)百萬年的進(jìn)化過程。他們使用重構(gòu)的方法指出恒溫性沿著鳥類進(jìn)化支體積逐漸減小方向進(jìn)行，這表明恒溫的進(jìn)化早于飛行行為。Rezende等認(rèn)為，如果大型獸腳類在生理上傾向于恒溫它們便會(huì)在小型化過程中逐漸偏離冷血?jiǎng)游锎x的異速生長。這項(xiàng)工作為未來鳥類進(jìn)化支系的研究提供了新思路。
（來源：《科學(xué)進(jìn)展》審核專家：王大鵬 中國科技新聞學(xué)會(huì)會(huì)員）
