像航空巧克力一樣的骨頭：幫助恐龍飛翔的進化適應 _恐龍

恐龍曾經主宰了地球的景觀。Credit: AmeliAU/Shutterstock
據美國物理學家組織網（by Sally Christine Reynolds, The Conversation）：有時很難想象我們稱之為家園的星球，有著巨大的城市和寧靜的農田，是如何被像公共汽車和五層樓那么大的恐龍統治的。但最近的研究有助于加深我們對恐龍為何盛行的理解:答案可能在于它們特殊的骨骼，結構像航空巧克力。
巴西古生物學家蒂托·奧雷連諾發現，充滿小氣囊的空心骨骼對恐龍的生存非常重要，它們在不同的譜系中獨立進化了幾次。
根據這項研究，充氣骨骼進化成三個獨立的譜系:翼龍，技術上是飛行的爬行動物，以及兩個恐龍譜系獸腳亞目恐龍(從烏鴉大小的小盜龍到巨大的霸王龍)和蜥腳類恐龍(包括腕龍在內的長頸食草動物) 。研究人員將注意力集中在巴西南部大約2.33億年前的三疊紀晚期。
動物每繁殖一次，進化就會在遺傳密碼中拋出隨機變異。其中一些變異會遺傳給后代，并隨著時間的推移而發展。
查爾斯·達爾文認為進化創造了“最美麗的無盡形式”但有些適應會一次又一次地自發出現，有點像在多個場合拿到同一手牌。當同一只手不斷出現時，這表明進化已經找到了一個重要而有效的解決方案。
巴西團隊研究的變體是充氣椎骨，這將增強恐龍的力量并減輕它們的體重。

中空的恐龍骨骼，結構有點像巧克力，被證明是一個主要的優勢。Credit: Kev Gregory/Shutterstock
輕而有力
你經常從亞馬遜或其他在線零售商那里收到的包裹是用瓦楞紙板包裝的，這和充氣骨頭有著同樣的優勢。它很輕，但很結實。
瓦楞紙板，或第一次被稱為折疊紙，是一個人造的設計實驗，獲得了巨大的成功，現在是我們日常生活的一部分。它于1856年在英格蘭獲得專利，最初是為了支撐當時在維多利亞時代的英格蘭和美國流行的高頂禮帽而設計的。
三年后，達爾文發表了他的《物種起源》,概述了創造優勢的進化特征比沒有優勢的變異更有可能遺傳給后代。
CT掃描技術使得奧雷連諾和他的同事們能夠窺視他們所研究的巖石般堅硬的化石內部。沒有現代技術，就不可能觀察化石內部并探測脊柱中的氣囊。
研究發現沒有共同的祖先有這種特征。這三個群體一定都是獨立發展出氣囊的，而且每次的方式都略有不同。
氣囊可能提高了恐龍血液中的含氧量。三疊紀氣候炎熱干燥。因此，血液中循環的氧氣越多，冷卻恐龍身體的效率就越高。這也將使他們行動更快。
氣囊支撐并加強了恐龍骨骼的內部結構，同時為強大的肌肉創造了更大的附著表面積。這將使骨頭能夠長得更大，而不會使動物負重。

扁平骨頭的解剖學。Credit: OpenStax College, CC BY
在活著的鳥類中，充氣骨骼減少了整體質量和體積，同時增強了骨骼的強度和硬度——這是飛行的基本特征。
古生物學不僅講述了如果沒有那顆臭名昭著的小行星，地球可能會是什么樣子，而且還幫助我們了解仍然活著的生物的進化。
史前聯系
這種恐龍遺產的回聲存在于當今許多活著的動物身上。不僅僅是死去很久的動物發現這種適應很有用。今天生活的許多鳥類依靠中空的骨頭來飛行。其他動物使用氣囊來支撐和加強它們的大骨頭和頭骨，而不會使它們負重。
一個很好的例子是大象頭骨。大象頭骨內有巨大的氣囊，可以讓大象移動巨大的頭部和沉重的長牙，而不會拉傷頸部肌肉。
人類大腦還受到兩層堅硬致密的骨骼(內層和外層)的保護，這兩層骨骼之間夾著一層較軟的海綿狀充氣骨，即所謂的二倍體。這使得我們的頭骨很輕，但是很堅固，能夠吸收對頭蓋骨的沖擊。
這些是趨同進化的例子，動物反復面對同樣的問題，每次都進化出相似的——但不總是相同的——解決方案。今天的動物和恐龍一樣遵循著相同的進化劇本。