柔软的脚支撑着蜥脚类动物巨大的身体

大象、骆驼和蜥脚类恐龙有什么共同点？它们脚后跟下面的软组织垫支撑着它们巨大的体型和体重。 《科学进展》杂志发表的一项新研究发现，蜥脚类恐龙很可能能够进化到高达 76 英尺——几乎和白宫一样高——因为它们的脚上有软垫，可以帮助它们巨大的身体移动而不会压碎脚骨。

巨型恐龙的进化以及它们如何支撑巨大的体型一直是古生物学家争论的一个话题，一个多世纪以来，这个问题一直没有明确的答案。“令人兴奋的是，我们的研究终于解决了这个 120 年的假设，首次提供了生物力学证据，表明巨型蜥脚类动物如何在陆地上支撑自己的体重，”昆士兰大学研究员、这项研究的主要作者 Andréas Jannel 说。

这些以长颈和长尾巴为标志的巨型食草恐龙早在 2.01 亿年前的侏罗纪时代就生活在地球上。但直到 1.45 亿年前，它们才开始进化成更大的体型——是现代非洲象身高的 10 倍。Jannel 说，当古生物学家一个世纪前发现第一批蜥脚类动物足迹时，这些足迹似乎表明这些动物是用后跟行走的。这导致一些古生物学家推测巨型恐龙在行走时有一种后跟垫——尽管没有证据确切支持这一理论。百年前的技术无法研究化石中的软组织，因为软组织很少保存在岩石中。

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Jannel 和他的合著者创造了一种研究恐龙足部解剖结构的新方法，包括骨骼和软组织。研究人员利用上三叠纪至上侏罗纪的化石数据，为五种不同的蜥脚类动物创建了 3D 虚拟模型，这些动物的体重在 1,984 至 74,957 磅之间。他们还根据现存非洲象的脚创建了一个模型。虚拟重建脚部姿势使他们能够追踪蜥脚类动物在有和没有软组织脚垫的情况下在陆地上行走的方式。

脚跟下方的软组织垫是蜥脚类恐龙行走所必需的，这样它们才能不造成组织损伤或骨折。与大象类似，软组织垫可将负荷从骨骼上移开。

研究作者、莫纳什大学解剖学和发育生物学高级讲师奥尔加·帕纳吉奥托普卢表示，肉质脚垫的想法来自于对大象、犀牛和其他现存巨兽的脂肪垫的观察。这些动物进化出了底部垫，作为减震器，以重新分配脚上的压力。帕纳吉奥托普卢说，2011 年的一项研究发现，大象祖先在体型增长时进化出较大的脚垫脂肪，这在一定程度上启发了他们的假设，即蜥脚类动物具有类似的结构，以减轻骨骼压力并避免骨折。

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科学家们发现，蜥脚类恐龙家族中体型较小的成员也拥有相同的柔软脚垫。研究人员利用蜥脚类恐龙前身板龙的化石足迹， 重建了它们的脚，脚趾略微抬离地面，没有足跟垫。结果表明，如果没有某种形式的额外衬垫，足部骨骼根本无法支撑它们的体重。“我们的研究表明，蜥脚类动物前身中存在早期的足跟垫为更坚固结构的进化奠定了基础，”Jannel 说。

美国自然历史博物馆古生物学部卡尔布弗莱施博士后研究员金伯利·查佩尔 (Kimberley Chapelle) 并未参与这项研究，她表示，在本文发表之前，没有其他研究测试过蜥脚类动物脚部是否有脂肪垫的理论。“这为蜥脚类恐龙如何长得这么大提供了另一个谜题。”不过查佩尔表示，她唯一的保留意见是，虽然这项研究的方法是针对现代大象进行的，但“看看这些模型对其他有脂肪垫的现存动物（如骆驼和犀牛）以及没有脂肪垫的动物的预测会很有用。”

有了蜥脚类恐龙足垫含有脂肪的证据，帕纳吉奥托普卢表示，她计划通过研究大象、犀牛和马的足部力学，探究这些脂肪究竟如何分配行走时的压力。

另一方面，Jannel 正在努力将 3D 计算模型扩展到整个蜥脚类动物肢体——包括肌肉等软组织，这些软组织也很少保存在化石中。“这项研究和方法在古生物学领域相对较新，”他解释说。“所以请继续关注，因为这在未来有很大的潜力进行更多的研究，不仅在蜥脚类动物中，而且在其他恐龙和史前动物中也是如此！”