颅骨进化和整合模式的个体发育模型。
鸣谢:/自然生态与进化2024。
DOI: 10.1038/s41559023022953
神奇的地球据福井大学：赫尔辛基大学尼古拉斯·迪·波伊：动物头部的进化是各种解剖学特征如何共同进化以适应不同生态位、行为和功能的显著例子。
但是脊椎动物头部形状差异如此之大的复杂详情仍然难以捉摸。
问题的关键在于动物生长和发育的高度解剖多样性和复杂性质，而仅仅关注动物生命的特定阶段或头部孤立部分的研究，尤其是成年期的研究，往往加剧了这一问题。
赫尔辛基大学HiLIFE物种技术研究所的研究人员与国际合作者合作，深入研究了四脚蛇和蛇等有鳞爬行动物的特殊形态多样性，以解开围绕脊椎动物头部不同形状的长期秘密。
他们的综合分析涵盖了从早期胚胎形成到成人完全形成骨骼和器官的头部发育。
这项工作发表在《自然生态与进化》杂志上。
这项研究强调了理解胚胎生长、整体有机体发育以及不同组织之间在塑造脊椎动物头部方面的复杂相互作用的主要性。
通过仔细比较头骨和软组织的形状，这些发现阐明了蛇头和四脚蛇头在发育过程中逐渐出现的分别。
各种机制，包括形状的形成和进展的速度，促成了这些差异。
“我们的研究为未来的动物研究提供了一个框架，旨在从进化和进展的角度分析头骨和其他组织变异的模式，”赫尔辛基大学物种技术研究所研究主任、首席研究员Nicolas DiPo说。
“蛇头的起源与发育时间的变化有关。
然而，蛇的进化不能仅仅用单一类型的变化来解释。
多重变化在塑造他们的头骨和头部方面发挥了作用。
在早期胚胎中，蛇的发育在形状和位置上都与四脚蛇不同，随后是后期的时间差异，”该研究的第一作者、博士研究员Joni Ollonen解释道。
这项研究还揭示了颅骨如何与周围的脑组织和感觉器官整合的动态变化。
“令人着迷的是，蛇在发育过程中有一个更加完整的头部，其中一个区域的变化会影响其他区域。
这限制了它们在生长过程中的头部形状，但允许它们的头骨采取四脚蛇无法做到的极端形状，”DiPo描述道。
眼睛、鼻腔和雅各布森器官周围的关键区域在塑造蛇类头骨的形成过程中发挥了关键作用，强调了视觉、嗅觉和专门的气味探测器官等主要感官的变化在蛇进化中的主要作用。
这项研究标志着在解开爬行动物头部的适应性本质方面向前迈出了主要的一步，为了解脊椎动物中不同的头骨和周围器官是如何连接的提供了有价值的见解。
这一新发现的知识让我们得以一窥大自然的多样性和设计中形式、进展和功能是如何错综复杂地联系在一起的迷人地球。
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