研究揭示哺乳动物站立的秘密

从早期的下孔类动物（包括哺乳动物和它们的非哺乳动物祖先）到我们今天所熟知的兽类哺乳动物（有袋类和有胎盘类）的进化转变，涉及到行进解剖学和功能的重大重组，而其核心就是肢体姿势从“伸展”（肢体在身体两侧呈摊开姿势，如蜥蜴）到“直立”（如狗、马等）的转变。

研究人员利用物理学和工程学原理，为肌肉和骨骼是如何相互连接的创建了数字生物力学模型。他们用这个模型进行了模拟，确定了后肢在地面上能施加多大的力。肢体对地面施加的力的大小是决定动物运动能力的关键因素。如果不能在需要的时候在特定的方向产生足够的力，就无法快速地跑动、转弯，更糟的是很有可能摔倒。

计算机模拟产生了一个三维的“可行力空间”，可以捕捉肢体的整体功能表现。计算可行力空间确切地解释了整个肢体中的肌肉、关节和骨骼之间可能发生的所有相互作用。这让研究人员得以对肢体功能和运动以及数亿年来它是如何进化的有更全面的了解。

在对灭绝类群进行分析后，研究人员发现，它们的运动能力在数百万年的时间里达到起起伏伏，而不是以简单的线性方式从伸展发展到直立的。一些已经灭绝的物种可能非常灵活——能够在更舒展的姿势和更直立的姿势之间来回切换，就像现代短吻鳄和鳄鱼一样。还有一些动物则在哺乳动物进化之前，表现出了向肢体更加伸展的姿势的明显逆转。这些发现表明，与直立姿势相关的特征在今天的哺乳动物中进化得比之前认为的要晚得多。