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四足動物在大約4億年前從魚類進(jìn)化而來，是最早的具有四肢和指頭的陸地動物。它們是從兩棲動物到人類的祖先。

這項(xiàng)研究于9月9日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，對100多種活體和化石動物的頭骨組織進(jìn)行了量化，以更好地了解頭骨如何隨著四足動物的進(jìn)化而變化。這項(xiàng)研究是由布里斯托爾大學(xué)、龐培法布拉大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員進(jìn)行的。

主要作者布里斯托爾大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 James Rawson說：“四足動物的頭骨一般比它們的魚類祖先要少，但是簡單地計(jì)算骨頭的數(shù)量會錯過一些重要的數(shù)據(jù)。我們使用了一種叫做網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)，除了骨頭數(shù)量之外，還記錄了頭骨的排列--哪些骨頭連接到哪些骨頭。”

作者Borja Esteve-Altava博士是這項(xiàng)技術(shù)的專家，他說：“傳統(tǒng)上，解剖學(xué)研究大多是描述性或定性的。網(wǎng)絡(luò)分析提供了一個健全的數(shù)學(xué)框架來量化骨骼之間的解剖關(guān)系：一種在大多數(shù)形態(tài)學(xué)進(jìn)化研究中經(jīng)常被忽視的數(shù)據(jù)。”

盡管一開始聽起來可能是反直覺的，但研究人員發(fā)現(xiàn)，四足動物的頭骨比魚類少，使得它們的頭骨組織更加復(fù)雜。

Rawson補(bǔ)充說：“這可能看起來很奇怪，但擁有較少的骨頭意味著這些骨頭中的每一塊都必須與更多的相鄰骨頭相連，從而導(dǎo)致更復(fù)雜的排列。現(xiàn)代青蛙和蠑螈的頭骨是我們研究的所有動物中最復(fù)雜的。 最早的四足動物的頭骨也變得更加鞏固為一個單元，而它們的魚類祖先的頭骨則由幾個不同的部分組成。”

通過觀察頭骨排列的種類，研究人員還發(fā)現(xiàn)，四足動物的起源與頭骨排列種類的下降相吻合。

該研究的高級作者艾米麗-雷菲爾德教授說。"我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，頭骨的這些變化似乎限制了四足動物的進(jìn)化，而不是促進(jìn)了對陸地上新棲息地的輻射。我們認(rèn)為，頸部的進(jìn)化、滅絕事件或頭骨發(fā)展的瓶頸可能是原因。"

羅森先生總結(jié)說。"我們也看到早期四足動物的四肢骨骼的結(jié)構(gòu)變異性有類似的下降，但四肢的下降發(fā)生在1000萬年之前。似乎不同的因素在影響著早期四足動物的頭骨和四肢進(jìn)化，我們還有很多關(guān)于我們自己進(jìn)化史上這一關(guān)鍵時期的知識。"