四足动物肋骨抽吸式呼吸的渐进演化机制及其进化选择压力研究

为解决四足动物从颊泵呼吸到肋骨抽吸式呼吸(costal aspiration breathing)的演化机制这一悬而未决的进化生物学难题，研究人员系统探讨了中间演化步骤和选择压力，提出陆地摄食行为可能选择性地抑制颊泵呼吸效能，而肋骨抽吸式呼吸则作为辅助机制逐步演化，该研究为理解羊膜动物呼吸系统演化提供了新视角。

　　

四足动物呼吸系统的重大演化之谜在于：从无羊膜动物(anamniotes)的颊泵式呼吸(buccal pumping)到羊膜动物(amniotes)依赖肋骨和肋间肌的抽吸式呼吸(costal aspiration breathing)，这一转变的中间环节和选择压力长期缺乏合理解释。进化生物学家面临三大困惑：1)何种选择压力促使呼吸机制从"头部泵"转变为"躯体泵"；2)为何选择肋骨抽吸方案而非更看似合理的横膈膜方案；3)该转变是否可能跳过颊泵与肋骨抽吸并用的过渡期而突然发生。

最新研究构建了一个虽待验证但极具说服力的演化模型：陆地摄食行为的强化可能逐步削弱颊泵呼吸的吸气效率，肋骨抽吸机制则作为"最小阻力路径"演化成为辅助呼吸方式。值得注意的是，在基干羊膜动物谱系中，颊泵呼吸可能长期保留为辅助性肺充气机制，这为肋骨抽吸机制逐步完善争取了关键时间窗口。该理论首次系统阐释了呼吸系统这一重大功能转变的渐进演化轨迹。