我在保定修化石 | 恐龙到底是“热血暖宝”还是“冷血酷盖”? (下)

骨组织结构示意图

引自:huanlan.zhihu.com@项泓

但是,也有研究者质疑了这种观点,因为在内温和外温动物中,均有骨骼的高度血管化的情况出现。这样的话,骨骼化石中就没保留可以用来反映体温的信息了吗?

2022年一项来自耶鲁大学和加州理工大学的研究提出了一种可能。这项研究的学者使用原位拉曼和傅里叶变换红外光谱(一种可以在骨组织切片上分析各区域化学成分的技术)分析恐龙骨骼化石中“脂氧化蛋白质”的含量,从而判断恐龙的新陈代谢水平。

什么是脂氧化蛋白质?为什么它可以反映恐龙的新陈代谢水平呢?

生物产热主要是依靠细胞内线粒体进行有氧呼吸作用,有氧呼吸在分解有机物释放能量的同时还会产生一种叫做活性氧(reactive oxygen species, ROS)的代谢产物。这些活性氧与细胞中的脂类物质相互作用,生成脂质过氧化物。脂质过氧化物渗透到线粒体膜、细胞膜的外侧,并且断裂生成众多的活性碳基(reactive carbonyl species, RCS)。这些活性碳基和某些蛋白质结合就会形成脂氧化蛋白质(也叫advanced lipoxidation end-products, ALE)。这些脂氧化蛋白质会在生物石化的过程中形成蛋白质石化产物,能够被红外光谱检测到。

示意图

由于脂氧化蛋白质的源头是有氧呼吸作用,较为强烈的有氧呼吸就可以维持较高的新陈代谢水平,同时也会产生足够的热量用以维持生物的体温。所以在骨骼化石中检测脂氧化蛋白质的含量,就能知道这块化石的主人是内温动物还是外温动物了。

了解过知识背景,咱们来看一下这项工作是怎么开展的吧~

研究人员一共检测了55种不同动物股骨的脂氧化蛋白质含量。这些动物包括:远古时期的恐龙、翼龙、蛇颈龙,以及生存在现代的鸟类、哺乳动物和蜥蜴。再将化石标本和现生动物骨骼的数据进行对比,发现蜥臀类恐龙普遍是温血动物(例如:霸王龙),鸟臀类恐龙的代谢率与冷血动物相当(例如:剑龙)。

但是有研究者对脂氧化蛋白质如何能反映动物不同的代谢率(基础代谢率、静息代谢率和运动代谢率)提出了质疑。另一方面,脂氧化蛋白质在动物体内的驻留时间也是未知的,因此测试的结果必然会受到测试对象的年龄的影响。总之,上述方法的有效性还有待进一步验证。

结果示意图

修改自:Wiemann et al. 2022

演化树上的温血、冷血动物分布情况

修改自:Wiemann et al. 2022

其他证据

除了上面提到的两个方面之外,恐龙的地理分布和体表羽毛等信息也暗示了恐龙具有内源产热的可能。

以我国辽西地区发现的众多恐龙化石为例(辽西地区的恐龙化石主要属于热河生物群和燕辽生物群)。在中、晚侏罗世至早白垩世的时期,板块构造变化导致中国东部地区地块抬升,在早白垩世整个辽西地区处于构造高地。根据古气候数学模拟的结果推测,当时中国东北部整体海拔高度处于1000米左右,最高的地区能够达到4000米,而全球海拔普遍在400米以下,其中热河生物群的核心分布区——燕辽地区,平均海拔可能为1000米-2000米。在中、晚侏罗世到早白垩世时期辽西地区的气候也由温暖湿润向寒冷、干燥过渡。

尽管气候寒冷,但是白垩纪早期的热河生物群中发现了大量的恐龙化石,例如:巨嵴彩虹龙、奇异帝龙、意外北票龙等。恐龙在这种低温中生存的现象说明,它们或许有内源产热的能力。

另外,许多恐龙身上都长有羽毛。羽毛具有较强的隔热能力,在保持生物体温的同时还隔绝了生物从外界获取热量,如果说恐龙是外温动物,那么羽毛对于他们来说就是一个不利于生存的结构。

所以,结合这些证据,也都可以说明恐龙这个庞大的家族,它们至少存在一些成员,具备内源产热的能力。

图:热河生物群复原图

拍摄自:中国古动物馆(保定自然博物馆)

还有很多证据,比如体型、有氧运动能力、大脑与心脏的距离等,大家感兴趣可以自己查找总结。

奇奇怪怪的知识

现生爬行动物中也有一些体温高于外界环境的成员。

棱皮龟(Dermochelys coriacea)是一种能够调节自身体温的爬行动物,隶属于爬行纲龟鳖目,广泛分布于远洋海域,全球多个地方都能见到它们的踪迹。在热带海域,棱皮龟能将体温维持在比周围水温高出1℃-3℃的水平;而面对较冷的海水,它们也能巧妙地让体温保持在25℃左右。尽管它们不像哺乳动物那样,可以通过较高的代谢率来提高体温,但在与自然环境的长期适应中,棱皮龟的体重增加、体积增大,使得热量散失的速度减慢,也能将体温维持在比外界环境高的水平。

棱皮龟的游泳能力惊人,在水中以35km/h的速度移动,每年的旅行距离可达1.6万公里,可以持久而高速地在海洋中游泳。

来源:中国古动物馆(保定自然博物馆)返回搜狐,查看更多

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