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研究人員將傳熱模型和獸腳亞目食肉動物的體型數(shù)據(jù)結(jié)合起來，建立了代謝率與鳥類支系進化的聯(lián)系。結(jié)果表明，在降低能量需求的同時縮小體積是最有利恒溫的進化方向。
研究人員由此推測，在1.8億至1.7億年前，新陳代謝水平隨著體積的縮小而增加，將導(dǎo)致獸腳亞目動物代謝水平在進化過程中呈現(xiàn)梯度變化。雖然早期物種代謝水平較低，但近期的非鳥類支系代謝水平有所改善。
圖片來源：視覺中國
該分析為長羽毛會飛的溫血小型恐龍的進化轉(zhuǎn)變提供了一個初步的時間鏈。
雖然有幾類無脊椎和脊椎動物體溫能夠升高到高于環(huán)境溫度，但是只有鳥和哺乳動物能夠通過體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來維持較高且恒定的體溫，這是它們廣泛適應(yīng)各類環(huán)境的關(guān)鍵。但這種生存策略的能量代價很高，且在化石記錄中沒有任何實質(zhì)的證據(jù)。因此在脊椎動物進化過程中，恒溫動物的進化速率和模式仍有爭議。
為了解鳥類和哺乳動物恒溫的起源和原因，科學(xué)家提出了兩個問題，這種進化策略的成本和收益是什么？哪些條件有利于向恒溫進化？Rezende等用傳熱模型解決了這些問題。他們通過量化生物可占據(jù)的熱量生態(tài)位及其擴展來估算恒溫的凈收益，然后參照冷血祖先計算溫血后代恒溫生活方式的成本。正如進化生物學(xué)家Bran K. McNab提出的那樣，當(dāng)結(jié)合體型大小數(shù)據(jù)來進行計算時，小體型減少了動物恒溫進化的能量消耗。
該團隊將這種傳熱模型與系統(tǒng)發(fā)育和體型重建相結(jié)合，揭示了鳥類及其祖先的恒溫性進化過程。他們發(fā)現(xiàn)冷血祖先體型越大越容易往溫血動物進化。在小型化過程中，巨大體型帶來的能量成本被轉(zhuǎn)換來維持恒溫。研究人員通過對不同階段獸腳類動物代謝率及體型的分析，用鳥類進化支中身體縮小的特殊比率，進一步證明了中生代恐龍適應(yīng)性輻射的完整生態(tài)位模型，但他們并沒有提出合適的進化假說來解釋這一現(xiàn)象。
研究人員觀察到鳥類持續(xù)了數(shù)百萬年的進化過程。他們使用重構(gòu)的方法指出恒溫性沿著鳥類進化支體積逐漸減小方向進行，這表明恒溫的進化早于飛行行為。Rezende等認為，如果大型獸腳類在生理上傾向于恒溫它們便會在小型化過程中逐漸偏離冷血動物代謝的異速生長。這項工作為未來鳥類進化支系的研究提供了新思路。
（來源：《科學(xué)進展》審核專家：王大鵬 中國科技新聞學(xué)會會員）
