中国科学院古脊椎动物与古人类研究所联合英国皇家兽医学院，克莱姆森大学及东京大学组成的国际合作团队，通过对现生与化石鳄类的研究，揭示了四足动物肢体姿势转变的生物力学效应。相关成果近日发表于国际期刊《Science Advances》。

在脊椎动物演化历史中，从外展趴卧向直立姿势的转变是主龙类和合弓类演化中的关键事件。然而，这一姿势变化是否与体型演化相关一直是未解之谜。研究团队提出假设：若更直立的肢体姿势能降低所需的肌肉力量与肢骨承载应力，则可能为四足动物演化出更大的体型提供生物力学基础。为验证这一假设，团队利用计算建模与生物力学仿真，对不同体型和肢体姿势下的美洲短吻鳄后肢进行了模拟分析。

图 1 美洲短吻鳄后肢的肌肉骨骼模拟。

研究人员进一步将该模型按比例放大至晚白垩世格兰德恐鳄（Deinosuchus riograndensis）的体型（体长8.7米，体重3.7吨），以探讨该巨型鳄类的陆地运动能力。

图 2 格兰德恐鳄（TMM43632-1）骨骼复原图。旁示1.6米高的人体骨骼（©Artec 3D）以供比例参考。

研究结果显示：（1）体型较大的短吻鳄在产生足够肌肉力量以支撑自身重量和维持肢骨应力方面面临更大困难，而恐鳄可能缺乏足够的肌肉和骨骼能力来支撑其庞大身体进行陆地运动；（2）采用更直立的肢体姿势有助于减轻肢骨应力。

图 3 鳄类股骨应力在不同（A）体型和（B）肢体姿势下的变化（短吻鳄和恐鳄插图由Takashi Oda绘制）。

研究指出，从外展趴卧到直立的肢体姿势转变，可能通过缓解生物力学约束为四足动物体型增大的演化提供条件。这一结果与二叠纪至三叠纪期间四足动物体型上限逐步增大的演化趋势相一致。

本研究由国家自然科学基金及日本学术振兴会资助。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员饭岛正也（Masaya Iijima）为论文第一作者和通讯作者，Richard Blob教授和John Hutchinson教授为共同作者。

原文链接: https://doi.org/10.1126/sciadv.adx3811