早期四足動物“皮骨紋飾”的作用 _生物

蚓螈利用皮骨祛酸
皮膚內，尤其是覆蓋頭蓋及形成部分肩帶的骨質擁有高度復雜的脊與溝，它們被稱為“皮骨紋飾”（dermal sculpture）。研究者通過分析發現，這些皮骨充當著反酸劑容器的作用，它所對抗的不是胃酸，而是為了對抗體液中的酸性物質。體液過度酸化是生物想要生存于陸地的一個不可避免的問題，而皮骨能幫助中和積累的酸性物質。雖然多數生物最終可能還會回到水中以擺脫二氧化碳，但皮骨的存在延長了它們在陸上的活動時間。來自布朗大學的生態學與進化生物學家Christine Janis教授領導了這項研究，他說，動物的骨甲（bony armor）一直以來都是個謎，但就算是最少量的血管化骨骼，也能延長陸上活動時間，那么它們是如何成為進化優勢的呢？
動物主要依靠三種方式吸收氧氣、排出二氧化碳，一些小型動物由于體表面積與體積比非常高而通過皮膚進行交換，魚類通過鰓進行交換，陸生動物則利用肺。Janis和他的同伴所研究的早期四足動物似乎擁有這三種方式，它們保留著鰓部，能夠在水中運作，同時也能利用皮膚釋放二氧化碳，它們還擁有不太高效的肺部，因為它們的肋骨不能像人類那樣活動。那么陸生四足動物究竟如何祛酸呢？它們中有一些可能會像現代的蛙、烏龜和凱門鱷一樣，依靠非結構骨骼或礦物沉積。圣路易斯大學的Daniel Warren副教授注意到一些特殊的方式仍存在于豹蛙（leopardfrog）身上。凱門鱷及一些龜類還能利用皮骨緩沖酸性物質。這些出現于現代生物中的祛酸機制，可能在早期四足動物中也扮演著重要的作用。
雖然此項研究并沒有給出任何直接的或實驗的證據來支持皮骨在化石中的此種作用，但作者除了給出四足動物身體需要祛酸的事實和皮骨現今的祛酸作用外，還提供了一些已經被化石證據證實了的預言。例如，原始水生四足動物擁有比那些經常登陸的四足動物更為簡單（如更少血管化）的皮骨，在兩棲動物中，水生的Whatcheeria比起其親屬彼得普斯螈（Pederpes）的皮骨及其紋飾就要簡單得多。又如，擁有可擴張肋骨的四足動物的皮骨及紋飾也較少，炭螈類（anthracosaurs）和爬行類之間就是這種關系。再如，研究者還發現，小型的、半陸生的、與其現代利用皮膚排放二氧化碳的兩棲動物親緣關系更近的四足動物，與其體型較大的親屬種類相比，也擁有更為簡單的皮骨及紋飾。
Janis最后說，在現生生物中，利用皮骨來祛酸和沉積酸性物質的化學及結構標志能夠被鑒別出來，這提供給我們一種較為可行的驗證方法，就是在早期四足動物化石中也去尋找相似的標志。
【早期四足動物“皮骨紋飾”的作用】
（化石網/歆塬編譯）