一些最古老的恐龙没有中空骨骼，这表明骨骼气囊在三个谱系中独立进化：长颈蜥脚类动物、食肉兽脚类恐龙和翼龙。
一项新的研究发现，夹在最大恐龙和翼龙骨骼内的气囊在地球上漫游非常有利，以至于这些气囊可能在不同的谱系中独立进化了至少三次。
研究人员已经知道这些远古巨人的骨骼中有气泡。 现在，有证据表明，有记录的一些最早的恐龙缺乏这些气囊，这表明它们通过趋同进化发芽较晚，这是一种不同生物独立进化出相似特征的现象。
翼龙、食肉兽脚类动物和长颈蜥脚类动物属于一组古老的爬行动物，称为鸟跖类，它们与现代鸟类的关系比与鳄鱼的关系更密切。 这三个血统在他们的骨头中进化出充满空气的口袋，使他们的骨骼保持轻盈和灵活。 没有这些结构，这些野兽不可能长得这么大，也无法在三叠纪时期（2.52 亿至 2.01 亿年前）的温暖气候中保持凉爽。
“含有更多空气的密度较低的骨头让恐龙和翼龙的血液中循环了更多的氧气，以及更敏捷地狩猎、逃跑和战斗，甚至飞行，”研究的第一作者 Tito Aureliano，a 巴西坎皮纳斯大学地球科学研究所研究员在一份声明中说。 “他们不仅消耗更少的能量，而且还能更有效地保持身体凉爽。”
现在，新的证据表明，一些最古老的鸟跖动物没有气囊，这意味着它们的亲属可能已经独立进化出中空骨骼。
在这项于 2022 年 12 月 9 日发表在《科学报告》杂志上的研究中，研究人员分析了来自三种早期恐龙物种的 2.33 亿年前的化石——蜥脚类动物 Buriolestes schultzi 和 Pampadromaeus barberenai 以及食肉者 Gnathovorax cabreirai——它们是来自蜥脚类恐龙和食肉埃雷拉龙科恐龙的“最古老的好材料”之一，伦敦自然历史博物馆的古生物学家 Paul Barrett对这项研究进行了同行评审，他告诉我们。
“它表明，这些复杂的气囊系统，至少在恐龙的一个分支中，才开始变得真正具有侵入性 [渗透骨骼] 在它们的进化历史中比开发这些系统的其他两组爬行动物要晚得多，”巴雷特 说。
研究人员对 2011 年至 2019 年在巴西最南端的南里奥格兰德州出土的骨骼进行了详细的显微 CT 扫描，并检测到椎骨中可能容纳血管和骨髓但没有气囊的小空间。
这项新研究可能有助于确定蜥脚类动物、兽脚类动物和翼龙的气囊是否具有来自共同祖先的相同进化起源，或者它们是否都是通过趋同进化独立实现的。
“这项研究表明，这三个群体可能已经独立地获得了气囊，因为当我们观察其中至少一个群体的最早成员时，没有关于气囊的良好证据，”巴雷特说。
一项 2021 年的研究表明，鸟臀目恐龙——一群生活在侏罗纪和白垩纪时期（2.01 亿至 6600 万年前）并且呼吸方式像怪人的鸟臀恐龙——也没有气囊，尽管它们共享一个 恐龙的祖先有气囊。
但巴雷特表示，关于气囊如何进化的故事充满了不确定性。 “并非所有的气囊都在骨骼中——我们从活体动物身上了解到的一些气囊实际上位于肌肉之间和器官周围，”他说。 “可能它们共享气囊，气囊在它们共同的祖先身上，但它们并没有在骨头上留下任何痕迹。”
研究人员没有在最古老的喙跖骨动物身上发现气囊痕迹这一事实“仍然不能排除他们可能有一个化石根本没有告诉我们的气囊，”巴雷特说。 可能是这些古老的爬行动物在它们的软组织中有气泡，这些气泡后来穿透了骨骼，这种适应在今天的鸟类中仍然存在。