爬行动物膝关节组织多样性与演化：发育轨迹及解剖结构的多谱系比较分析

本研究针对四足动物运动关键结构——膝关节的发育机制与解剖多样性在非模式物种中的研究空白，通过比较三种代表性爬行动物（Phrynops hilariiTestudines、Caiman latirostrisCrocodylia、Columba liviaAves）的膝关节发育过程，并结合两种有鳞目物种（Cercosaura parkerii、Hemidactylus mabouia）的成体形态，揭示了骨化时序、半月板形成、软骨组成和籽骨表达的谱系特异性差异。研究发现所有类群均具有延迟的骨骺骨化和早期韧带/半月板分化特征，但半月板形态、胫骨平台结构和籽骨表达存在显著变异。研究通过祖先状态重建支持了髌骨（patella）在爬行动物中的单次起源，并揭示了多次解剖结构趋同演化现象，为四足动物肢体关节形态演化提供了重要发育生物学框架。

　　

膝关节关节在四足动物运动功能中具有关键作用，然而其发育轨迹与解剖多样性在非模式类群中仍未得到充分研究。本研究通过比较三种代表性爬行动物类群——Phrynops hilarii（Testudines龟鳖目）、Caiman latirostris（Crocodylia鳄目）和Columba livia（Aves鸟纲）的膝关节发育过程，并结合成体形态对比分析两种有鳞目物种（Cercosaura parkerii与Hemidactylus mabouia），利用跨越关键发育阶段的组织学切片系列，系统记录了骨化模式、半月板（meniscus）形成、软骨组成及籽骨（sesamoid）出现特征。

所有类群均表现出延迟的骨骺（epiphyseal）骨化现象以及早期韧带与半月板分化特征。然而各类群在半月板形态、组织构成、胫骨平台（tibial plateau）形态及籽骨表达方面存在显著差异。值得注意的是，P. hilarii缺乏髌骨（patella），但似乎存在豆状骨（fabella）与腘肌籽骨（cyamella）；C. latirostris与C. livia则展现出不同的髌骨构型，其中C. livia具有多元素组成的髌骨复合体（multi-element patellar complex）。软骨厚度与组成亦存在变异，C. livia表现出更薄的软骨层与更窄的关节间隙（interarticular zone）。

通过祖先状态重建分析，本研究支持髌骨在爬行动物中的单次起源，并揭示了多次解剖结构趋同演化实例。这些发现强调了爬行动物膝关节的功能多样性，并为解读四足动物肢体关节形态的演化提供了重要的发育生物学框架。