在哺乳动物椎骨分析中发现的进化支持

一组人类学家在“自然生态学与进化”杂志上发表的一项研究中得出结论，在不依赖跑步和跳跃的哺乳动物中，椎骨数量的差异最为极端，例如那些适应于猿和树懒等悬吊运动的动物。

之前的研究认为，跑步速度特别决定了椎体数量的变化 - 这一结论并未得到新工作的支持。

“许多哺乳动物的经典身体计划建立在移动背上，无论跑步速度如何，这个身体计划都得到了保护，”该论文的资深作者纽约大学人类学家斯科特威廉姆斯解释道。“更具体地说，我们发现一种特定类型的运动行为 - 悬吊运动，其涉及悬挂在树枝下而不是速度 - 与哺乳动物中椎骨数量的变化增加有关。”

这项工作的中心是努力更好地理解为什么哺乳动物的某些方面会随着时间的推移保持一致 - 这种现象被称为进化停滞。

尽管进化的多样性已经产生，但各种远缘相关生物仍然存在一致性。特别值得注意的是哺乳动物的颈部(颈部)和背部(胸部和腰部)椎骨的数量。

“几乎所有的哺乳动物都拥有相同数量的颈椎，无论颈部有多长或多短 - 人类，长颈鹿，老鼠，鲸鱼和鸭嘴兽都有七个颈椎，”纽约大学的共同作者杰夫斯皮尔解释道。博士生。

事实上，大多数哺乳动物拥有19或20个胸椎和腰椎，总共26或27个“CTL”椎骨(用于“颈椎，胸椎和腰椎”椎骨)。这些数量几乎没有变化，无论是在物种内还是在不同物种之间 - 甚至是不同物种的分离超过1.6亿年的进化。具有24 CTL的人类是例外之一。

早期的工作假设快速跑步限制了哺乳动物中CTL椎骨的数量，并且较慢的哺乳动物更自由地改变其CTL数量，这表明速度和椎骨计数之间存在关联。然而，这一结论是基于有限的哺乳动物多样性样本的数据。

为了了解导致进化停滞的原因，以及为什么存在例外情况，例如在人类中，科学家们的目标是使用更大，更多样化的哺乳动物和系统发育方法 - 在分析中考虑进化相关性的方法来创建更清晰的图像。 。

在他们的研究中，他们计算了近300种哺乳动物的成千上万个人的椎骨。然后研究人员比较了CTL椎骨数量与速度，栖息地，运动，脊柱活动度，姿势和肢体使用等特征的变化。

分析似乎没有显示椎骨计数和跑步速度之间的关联。相反，这种趋势主要是由适应悬吊和其他“逆行”行为的动物驱动的，其中肢体在缓慢攀爬，攀爬和悬吊期间保持张力。

这一观察结果使得研究人员假设某些哺乳动物的经典身体计划 - 生下年轻的哺乳动物 - 建立在移动背上，无论跑步速度如何，这个身体计划都得到了保护。

这是基于对与椎骨相关的遗传活动的现有理解。

“椎骨类型的变化由Hox基因决定 - 这些基因是沿着头尾轴组织动物体的基因，确保你的眼睛在你的脸上，你的腿在你的躯干底部，”Spear解释说。“但是，Hox基因表达的变化有时会产生类型中间的椎骨，这可能会影响脊柱的活动性。”

对于遵循祖先身体计划的动物，从负鼠到老虎，背部的祖先类型的椎骨的离开会产生低效运动的风险，并且通过自然选择被淘汰，他补充道。

“然而，偏离这个身体计划的哺乳动物，例如适应反尖行为的猿类，可以更自由地改变CTL椎骨的数量，”威廉姆斯说。“那么，我们自己非典型的CTL椎骨数量可能是我们作为反时间登山者的进化历史的结果。”

该研究得到了美国国家科学基金会(BCS-0925734)和利基基金会的资助。

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