三尖叉齒獸 – 三尖叉齒獸怎麼活下來的

三尖叉齒獸(Thrinaxodon)，一種獸孔目動物，與今天的哺乳動物有親緣關係。
蝙蝠會飛，鯨魚會游泳，長臂猿會在樹與樹之間盪來盪去，人類會敲擊手機——哺乳動物對不同棲息地的適應和多種多樣的生活方式依賴於我們獨特的前肢。沒有其他脊椎動物類群進化出瞭如此多不同種類的手臂——相反，所有的鳥類都有翅膀，幾乎所有的蜥蜴都用四肢行走。正因如此，前肢成為了讓哺乳動物如此特別的重要原因之一。近日，在《美國國家科學院院刊》上發表的一項新研究中，科學家們發現，我們早期的“親戚”在2.7億年前就已經開始進化出各種各樣的前肢——比恐龍的出現早了整整3000萬年。
“除了皮毛，多樣化的前肢形狀是哺乳動物最具標誌性的特徵之一。”論文的第一作者Jacqueline Lungmus說，她是芝加哥菲爾德博物館(Chicago’s Field Museum)的研究助理，也是芝加哥大學(University of Chicago)的博士生。“我們試圖弄清楚這是從哪裡來的，是一種近期才出現的特徵，還是從一開始就屬於哺乳動物的特殊之處。”為了確定現今哺乳動物前臂的起源， Lungmus和她的合著者、菲爾德博物館館長Ken Angielczyk研究了哺乳動物遠古親屬的化石。
大約3.12億年前，生活在陸地上的脊椎動物分為兩類:蜥形類動物(包括恐龍、鳥類、鱷魚和蜥蜴)以及合弓類動物(哺乳動物為其中的一支)。蜥形類動物(sauropsids)和合弓類動物(synapsids)之間的一個關鍵區別是它們的頭骨上上下頜肌肉連線處的開口模式。雖然最早的合弓類動物，被稱為盤龍目動物(pelycosaurus)，與人類的關係比與恐龍的關係更密切，但它們看起來更像笨重的爬行動物。Angielczyk說:“如果你看到一隻盤龍目動物在街上走，你不會覺得它像一隻哺乳動物——你會說，‘這是一隻看起來很奇怪的鱷魚。’”
然而，大約兩億七千萬年前，哺乳動物的族譜中出現了一個更多樣化的(有時是毛茸茸的)譜系:獸孔目動物(therapsids)。“現代哺乳動物是唯一倖存的獸孔目動物。”Lungmus解釋說。獸孔目動物是我們家族中第一個真正的分支——不像盤龍目動物那樣長得類似鱷魚，獸孔目動物包括輕盈的食肉動物、全副武裝的穴居動物和樹棲食草動物。
Lungmus和Angielczyk開始研究這種多樣性的爆發是否伴隨著不同前肢形狀的相應爆發。Lungmus說:“這是第一個對大量哺乳動物進行前肢形狀量化的研究。”研究小組檢查了數百個化石標本(這些標本代表著73種盤龍目動物和獸孔目動物)的上臂骨，並在上臂骨與肩膀和肘部連線處附近進行了測量。之後，他們用一種叫做幾何形態學的技術分析了骨頭的形狀。

7種早期哺乳動物的上臂骨照片。左邊的三塊骨頭來自早期的盤龍目動物，骨頭的形狀大致相同。右邊的骨頭來自獸孔目動物，包括今天的哺乳動物，它們顯示出更大的形狀和尺寸差異。黑色的標尺代表2cm。
當比較臂骨的形狀時，研究人員發現獸孔目動物的骨骼變化比盤龍目動物更多。他們還注意到，獸孔目動物的上臂骨靠近肩膀的那部分尤其多樣——這一特徵讓它們能夠更自由地活動，而盤龍目動物龐大而緊密的肩關節則可能限制了它們的活動範圍。
Lungmus和Angielczyk發現，在2.7億年前，獸孔目動物中進化出了各種各樣不同的前肢形狀。Lungmus說:“獸孔目動物是第一類增加前肢可變性的合弓類動物——這項研究戲劇性地將這種特徵的出現時間向前推進了。”在這項研究之前，古生物學家最早能夠將哺乳動物前肢多樣性的出現時間追溯到1.6億年前。

蛇齒龍(Ophiacodon)，一種早期哺乳動物的近親。
Angielczyk說:“我們每天所做的很多事情都與前肢的進化方式有關，甚至是握著手機這樣簡單的事情。”“這是我們進化譜系中很酷的一點，”Lungmus說，“這些動物和我們屬於同一個群體，這項研究引人注目的部分原因是，它們是我們的親戚。”