鰭足類(lèi)——包括海豹、海獅和海象在內的一組——是相對較新的海洋哺乳動(dòng)物，它們從陸地食肉動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)，并重新進(jìn)入海洋環(huán)境。他們最近對兩棲生活方式的適應使得貝勒大學(xué)研究員、生物學(xué)助理教授 Sarah Kienle 博士對他們的進(jìn)化解剖學(xué)特別感興趣。

“我對動(dòng)物在水下進(jìn)食的方式很著(zhù)迷，”Kienle 說(shuō)。“重新入侵海洋環(huán)境的哺乳動(dòng)物——鯨魚(yú)、海豚、鰭足類(lèi)動(dòng)物、海獺和北極熊——都是食肉動(dòng)物，在進(jìn)入水環(huán)境時(shí)會(huì )采用相同的攝食策略。你還會(huì )得到吸食和吸食的重復進(jìn)化。濾食?？吹竭@些獨立的譜系都采用相似的攝食策略——吸食、咬食和濾食——真是太神奇了。”

Kienle 最近領(lǐng)導了一項發(fā)表在《解剖學(xué)雜志》上的研究，比較了鰭狀顱面肌肉組織及其在水生喂養中的潛在作用。

“我有興趣研究這些不同的面部肌肉如何在不同的水生喂養策略中發(fā)揮作用。我正在研究頭骨形態(tài)，看看是否有喂養的形態(tài)特化，這自動(dòng)導致了肌肉是什么的問(wèn)題看起來(lái)像?” 金樂(lè )說(shuō)。

關(guān)于鰭肢顱面肌肉骨骼系統及其在水生攝食中的功能的數據很少。事實(shí)上，Kienle 的研究為進(jìn)一步研究鰭足類(lèi)動(dòng)物及其功能形態(tài)的進(jìn)化提供了基礎數據。

“研究的第一部分令人驚訝，因為沒(méi)有進(jìn)行這些解剖的參考材料。沒(méi)有詳細說(shuō)明肌肉應該是什么樣子，”Kienle 說(shuō)。“我知道，粗略地說(shuō)，他們應該有一個(gè)咬肌(一種面部肌肉，在咀嚼時(shí)可以打開(kāi)和關(guān)閉下顎)，但它在鰭足類(lèi)動(dòng)物中的具體樣子并不清楚。前幾次解剖，我沒(méi)有不知道除了一些一般的肌肉之外還有什么肌肉。有一段時(shí)間，我們會(huì )寫(xiě)一個(gè)小標簽，上面寫(xiě)著(zhù)‘神秘肌肉’，上面有一個(gè)問(wèn)號，直到我們弄清楚它是什么。”

研究人員對 6 種鰭足類(lèi)動(dòng)物的 35 個(gè)標本進(jìn)行了解剖解剖——胡須海豹、加利福尼亞海獅、斑海豹、北象海豹、環(huán)斑海豹和威德?tīng)柡１?。通過(guò)解剖，描述了32條鰭狀顱面肌肉，包括面部表情、咀嚼、舌頭、舌骨和軟腭肌肉。

“看到不同物種中存在和不存在的東西很有趣。我進(jìn)入這項研究時(shí)認為，鰭足類(lèi)動(dòng)物之間會(huì )非常連續 - 物種會(huì )存在相同的肌肉。情況并非總是如此，”Kienle 說(shuō)。

雖然鰭足類(lèi)動(dòng)物廣泛符合哺乳動(dòng)物的顱面肌肉組織模式，但它們也表現出獨特的肌肉骨骼形態(tài)?？梢栽诩∪馕恢?、附件和大小上看到差異，并且可能代表對不同水生飼養策略的適應性。

胡須海豹和北象海豹是吸食專(zhuān)家，咬肌比咬肌大得多。此外，與其他鰭足類(lèi)物種相比，北象海豹具有大而獨特的舌頭和舌骨肌肉形態(tài)。相比之下，咬人的物種，如加利福尼亞海獅、港海豹、環(huán)斑海豹和威德?tīng)柡１?，并沒(méi)有表現出一致的顱面肌肉骨骼適應性，這將它們與吸食者區分開(kāi)來(lái)。

“鰭足類(lèi)動(dòng)物作為一個(gè)整體來(lái)說(shuō)是通才，而且非常投機取巧，這對它們適應不斷變化的環(huán)境來(lái)說(shuō)是件好事，它們過(guò)去和現在都在這樣做，”Kienle 說(shuō)。“從進(jìn)化的角度來(lái)看，你期望密切相關(guān)的物種比遠親的物種更相似。也許生態(tài)壓力比進(jìn)化史更能推動(dòng)肌肉解剖。”

研究人員指出，鰭足類(lèi)動(dòng)物強大的面部形態(tài)使它們能夠根據環(huán)境背景切換進(jìn)食策略。這種技能對于在多變且快速變化的水下棲息地中的生存至關(guān)重要。

研究人員利用對其他各種哺乳動(dòng)物的研究來(lái)幫助區分顱面肌肉及其用途。Kienle 說(shuō)，除了人類(lèi)之外，關(guān)于哺乳動(dòng)物顱面肌肉組織的現有數據也很難找到。

“我發(fā)現我們對這些巨大的海洋食肉動(dòng)物的內部解剖結構知之甚少，這真是令人著(zhù)迷。這是最讓我驚訝的事情。我很震驚，我們對整個(gè)哺乳動(dòng)物的內部結構知之甚少，”她說(shuō). “這是提供了一個(gè)基礎的比較研究。以前的工作確實(shí)是孤立和多樣的。這是第一項比較多個(gè)物種的研究，以查看所有這些不同群體中的一致性和差異性。我認為這會(huì )自動(dòng)打開(kāi)大門(mén)進(jìn)行更多研究。”

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