首次测试古代脊椎动物的摄食方式

布里斯托大学的科学家使用新的技术对一种已灭绝的无颌异甲类动物(最古老的脊椎动物之一)的喂养方法进行了检查并予以驳回。

发表在《古脊椎动物学杂志》上的研究结果表明，异甲藻类口腔板上的向前的齿状结构，即小齿状结构，并不适应滤食。该论文的标题是“利用计算流体动力学测试翼手虫异甲类摄食的假设”。

关于人类深层进化史的一个主要理论是，早期脊椎动物祖先是从无脊椎的滤食动物进化而来，遵循主动、掠夺性食物获取的趋势。

布里斯托尔古生物学研究小组的主要作者MadleenGrohganz说：“脊椎动物的起源，我们自己的进化谱系，被广泛认为是进化史上最重要的事件之一。早期脊椎动物的进化是生物学家和古生物学家之间备受争议的话题。还有许多未解决的问题。

“已灭绝的无颌异甲类动物是最古老的脊椎动物之一，是这一进化场景的关键。但没有人能够弄清楚它们的进食模式，无论它们是滤食性动物还是捕食者。我们的研究是利用现代计算古生物学方法进行的第一批研究之一积极测试这些早期无颌脊椎动物的进食模式假设。”

异甲纲动物拥有一个由杆状口腔板组成的进食装置，口腔外侧有成排的朝前的小齿。前向方向先前被解释为悬浮喂食的适应。

为了验证这一假设，该团队使用了计算流体动力学(CFD)，这是一种模拟流体流动及其与固体相互作用的工程学技术。他们模拟了二维模型周围的水流，该模型由一排向前和向后的小齿组成，这样他们就可以评估这些方向是否会产生与悬浮喂养相关的流体动力学再循环模式。

所有测试的模型，无论齿状方向如何，都显示出相似的流量、速度和涡度模式。再循环模式、最高速度和涡度直接在齿状体顶部和齿状体之间的空间中形成。

基于这些分析，研究小组否定了齿状定向是对悬浮喂养的特定适应的假设。细齿仅出现在口腔板最尖端的侧面，并且可能起到防止物质、过大的食物颗粒、沉积物颗粒或寄生虫滞留在口腔板之间的作用。

马德琳说：“我们的研究是第一个积极测试早期无颌脊椎动物的进食模式假设的研究之一，而不是做出缺乏约束的推论。

“这是朝着更好地了解早期无颌脊椎动物的进食模式、测试进化场景并最终为早期脊椎动物进化提供更多线索的重要一步。”

异甲藻进食的确切性质仍然是一个悬而未决的问题。其他进食假说提出了与主动咬合或食腐相关的机械功能，仍需要进行测试。

Madleen补充道：“为此，我们需要更好地了解整个口腔板装置的原始3D几何形状，我们可以通过研究铰接的标本而不是孤立的口腔板来获得这一点。

“我们可以利用这些口腔器重建来限制口腔板可能的运动，并在进一步的计算功能测试中使用这些模型。这将使我们能够获得异甲纲动物摄食模式的详细知识，这对于阐明早期脊椎动物的进化至关重要。

“早期无颌脊椎动物的先前进食模式假设主要基于约束条件较差的推论。但使用计算古生物学方法，我们能够实际测试并拒绝其中一种进食模式假设。”