早期蛇类的卓越大脑和生态多样性
主要的蛇是今天最具多样性的脊椎动物之一,现存超过4200种,代表了三分之一的鳞类多样性(http://www.reptile-database.org)。它们的漫长进化历史可以追溯到至少中侏罗纪,并且高度改造的身体结构一直以来引发了关于它们的系统发育和生态起源的争论。尽管近年来在系统发育和宏观进化方法上的进展不断增加,并且分子和形态假说之间的共识逐渐增多,但由于它们的化石记录稀少以及随之而来的深刻解剖学变迁,揭示蛇的起源仍然极具挑战性。迄今为止,已知的中生代蛇类的整体化石少于10个,其中只有三个获得了三维(3D)保存:来自阿根廷的Dinilysia patagonica和Najash rionegrina,以及来自印度的Sanajeh indicus。这些化石为我们理解早期蛇类进化提供了重要依据,包括它们在鳞类生命之树中的位置以及关于肢体退化和身体延长的假说。然而,它们未能解决脊椎动物进化中最具争议的问题之一:最早的蛇类是进化于海洋、挖掘(例如,蚯蚓)或陆地环境中。此外,良好保存的化石稀缺限制了解释感官进化,导致一些重要的根蛇古生物学(例如,它们的大脑如何适应不同的生活方式)大多未得到探索,尽管大脑的组织、功能和生态需求之间存在密切关系。在此,我们汇报了来自晚白垩纪的一种新的3D保存的根蛇物种,包含来自巴西东南部最近发现的地点的头骨和后颅材料。之前已知的来自巴西的白垩纪蛇类,如Seismophis和Boipeba,仅基于孤立的椎骨,因此Tametara据我们所知,是第一个有完整骨架的巴西蛇化石。其卓越的保存状态和高分辨率的微CT扫描提供了迄今为止对根蛇大脑内铸体的最详细重建,并为蛇头骨进化提供了新见解。结合几何形态学和骨骼微结构分析,我们表明这个标本代表了根蛇不容置疑且量化支持的挖掘特征,突显了蛇类进化过程中的早期生态实验。图1:T. mirim的正模(MPM 420)。a,展示整个标本的照片,呈现头骨和后颅的背面视图。Ant,前面;Bl,块号;Ce.V.,颈椎;Do.V.,背椎;Post,后面;Sk,头骨。b,c,头骨的侧面(b)和背面(c)照片。CB,复合骨;F,额骨;Oto,颞骨;P,顶骨;PFr,后额骨;Pro,前脑;Ptg,翼骨;Q,方骨;Soc,上枕骨;St,超颞骨。d-g,一个前鞭('颈部')椎骨的3D渲染,分别呈现了侧面(d)和前侧面(e)视图,以及中前鞭('背部')椎骨的背面(f)和左侧面(g)视图。h-j,头骨的3D渲染,右侧面视图(h)以及脑内铸体在右侧面(i)和背面(j)视图下的暴露。Mes.,中脑;Rho.,菱脑;Tel.,端脑。比例尺,100毫米(a),5毫米(b,c,h-j)和1毫米(d-g)。标本照片由A.S.H.拍摄。系统古生物学:鳞类Oppel,1811;蛇类林奈,1758;Tametara mirim属及种名新。词源:Tametara意为“装饰”(指正模显著的矢状脊);mirim意为小型,在巴西本土语言Tupí-Guaraní中。正模:MPM 420(巴西圣保罗州马里利亚古生物博物馆)。3D保存的头骨后半部分和下颌与前颅的后半部分相连,包含103个前骶椎。发现地点及年龄:化石于2020年由W.R.N.和G.M.X.P.在位于巴西圣保罗州总统普鲁登特市的‘José Martin Suárez’化石遗址的William's Quarry 2发现;Adamantina组,Bauru群,Bauru盆地,晚圣托尼时期至早坎潘时期(大约8500万至7500万年前)。诊断:T. mirim可以根据以下特征组合与其他蛇类区分开来:后额骨存在但顶骨(后部)突起缺失;顶骨具后内突起;上枕骨有矢状脊,并向后外侧突出的颈脊,发达的前外侧突起,且顶骨在背部被强烈重叠;颞骨在内侧不相接(被后外侧突起分隔)。
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