在美国的一个洞穴中发现的一具木乃伊爬行动物化石提供了有关旱地呼吸进化的新细节。该标本属于 Captorhinus aguti 物种，可以追溯到大约 2.89 亿年前，二叠纪初期。研究人员检查了该动物的特殊保存情况，其中包括三维皮肤、钙化软骨和微量蛋白质。
这种材料使得重建这种小型蜥蜴类爬行动物的呼吸系统成为可能。这种结构代表了羊膜动物中肋骨辅助呼吸的最古老的例子，羊膜动物包括爬行动物、鸟类、哺乳动物及其共同祖先。
俄克拉荷马州洞穴保存完好
该化石来自俄克拉荷马州理查兹马刺附近的洞穴系统。该遗址因其上古生代陆生脊椎动物的多样性而闻名。石油散发出的碳氢化合物、超矿化水和细粘土等特定条件创造了有利于木乃伊化的环境。
这些因素不仅保护骨骼，还保护软组织。其中一个标本呈死亡姿势，一只手臂交叉在身体下方。三维保存可以在不破坏材料的情况下进行详细分析。
科学家们在澳大利亚的一个设施中应用了中子计算机断层扫描。图像显示了骨骼周围的精细结构。皮肤呈现出带有同心带的鳞片状纹理，类似于某些现代穴居蜥蜴的皮肤。
肋骨呼吸系统重建
一起研究了 Captorhinus aguti 的三个标本。他们暴露了分段的软骨胸骨、胸骨肋骨以及胸腔和肩带之间的连接。研究人员首次在原始爬行动物中清楚地观察到这些关系。
分析表明通过肋骨抽吸进行呼吸。在这种情况下，肋骨之间的肌肉扩张并压缩胸腔，将空气移入肺部。这种机制与两栖动物使用的机制不同，两栖动物更多地依赖嘴巴和皮肤的运动。
肋部呼吸可以实现更有效的气流。它通过更有效地吸收氧气和消除二氧化碳来支持更高水平的活动。化石中发现的系统被认为是现代爬行动物、鸟类和哺乳动物中肋骨辅助呼吸的祖先条件。
- 躯干和颈部周围保留三维皮肤
- 胸骨和肋骨钙化软骨
- 骨骼和软组织中原始蛋白质的痕迹
- 连接胸腔和肩带的结构
- 皮肤上有鳞片状纹理，有同心带
保存的蛋白质违背了化石化的预期
除了呼吸系统解剖学之外，化石还保留了蛋白质的残留物。它们比之前的化石记录还要早近一亿年。通过同步加速器红外光谱进行检测。
这些痕迹出现在骨骼、软骨和皮肤中。保护扩大了人们对化石记录中能够长期保存的内容的了解。这一发现改变了人们对古代软组织的期望。
对于实现陆地生命的意义
Captorhinus aguti 是最早充分探索陆地环境的羊膜动物之一。这些原始爬行动物体长从几厘米到几米，当时分布广泛。
肋呼吸的创新代表着重要的一步。与两栖动物相比，它允许更积极和更具竞争力的生活方式。具有这种系统的动物可以在陆地上更好地分散和多样化。
这些化石存放在多伦多皇家安大略博物馆。它们仍然可用于未来的研究。这项工作涉及来自多伦多大学、哈佛大学等机构的团队以及图像分析的国际合作。
分析的技术细节
高分辨率扫描有助于绘制内部结构图，而不会损坏样本。中子断层扫描根据原子特性区分材料。组织学补充了成像数据。
骨骼重建显示了胸腔与肩部的关系。这些联系对于理解呼吸和运动方面至关重要。该研究于 2026 年 4 月发表在《自然》杂志上。