哺乳动物的早期祖先拥有相对简单的脊椎

哺乳动物的脊骨很奇怪。与爬行动物等其他四条腿动物相比，哺乳动物脊椎是由不同形状的骨头组成的复杂组合。

《自然通讯》科学期刊上的一项新研究深入探讨了哺乳动物的脊骨是如何变得如此复杂的。

科学家们发现，这是哺乳动物发生了巨大的、戏剧性的进化变化，与高代谢能力有关。

该论文的第一作者、哈佛比较学博物馆的古生物学家卡特里娜·琼斯(Katrina Jones)说：“我们想要研究一个复杂的系统，哺乳动物脊椎，并测量它的复杂性是如何随时间变化的。我们发现，哺乳动物脊椎复杂性的增加是一个离散的过程，就像梯子上的阶梯，而不是像坡道那样平稳地增加。适应哺乳动物的高活动水平似乎触发了这些复杂的跳跃进化，它们今天继续影响着它的进化。”

该研究的作者之一、野外博物馆的古生物学家肯·安吉尔奇克(Ken Angielczyk)说：“这基本上是关于哺乳动物的脊骨如何变得复杂的，它们远古的祖先脊椎通常比较简单。看起来，这不仅仅是随着时间而逐渐积累的微小变化，而是更离散的变化。其中一个重大变化可能与哺乳动物的活动和呼吸方式的变化有关。”

科学家们想弄清楚哺乳动物和它们的祖先是如何以及何时进化出这些专门的骨干骨骼的。他们研究了生活在三亿到两亿年前的哺乳动物的骨骼化石，并对这些骨骼进行了精确的测量，以确定随着时间的推移，脊椎是如何变化的。然后，他们将所有数据输入一个计算机程序，该程序模拟了脊柱可能进化的不同方式。

根据来自化石的信息以及计算机模型表明，哺乳动物骨架的变化可能是在较快时间中的爆发中发展，而不是超缓慢的、渐进的途径。当然，以进化时间的尺度衡量，这种快速进化爆发也可能需要数百万年。基本上，进化中的大步步跳跃意味着，所发生的变化在生物体的生命中产生了很大的差异，使它们能够更好地存活并保留在它们的基因之中。

研究人员认为，越来越复杂的脊柱对于哺乳动物祖先来说是件好事，因为它们是一系列与更高活动水平相关的变化的一部分。

与爬行动物相比，现代哺乳动物具有很高的代谢能力。我们有更多的化学反应来维持我们的身体运转，而且我们更活跃。一般来说，哺乳动物可以更有效率地运动，并且有更强的耐力，但是这些好处是有代价的：哺乳动物必须比爬行动物呼吸更多，我们必须吃更多，我们需要皮毛来保持我们的身体足够温暖，以保持我们的系统运转。

这项研究发现，脊骨最复杂的现代哺乳动物通常也具有最高的活动水平，而且脊骨复杂性的某些变化几乎是在与更活跃的生活方式相关的其他特征进化的同时进行的，比如毛皮或呼吸专用肌肉。”