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哺乳动物听觉系统的形成——来自中生代化石的证据
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-01-26 | 3224 次浏览 | 分享到:
  2011年4月14日,国际著名学术刊物——英国《自然》杂志发表了一篇题为《一新的白垩纪热河真三尖齿兽类的过渡型哺乳动物中耳》(“Transitional mammalian middle ear from a new Cretaceous Jehol eutriconodont”)的科学论文,论述哺乳动物听觉系统的形成过程。该研究是由美国自然历史博物馆的孟津,与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的王元青、李传夔三位世界著名的古哺乳动物学者合作完成的。
  很多人知道,哺乳动物(包括我们人类)的耳内有三块听小骨——镫骨、砧骨和锤骨,可以传导声波,进而产生听觉。而在哺乳动物的祖先——爬行动物中,却只有一块骨头——耳柱骨。科学家对它们的演化过程一直没有完全了解。因而这件来自我国辽宁中生代的珍贵化石——胡氏辽尖齿兽,成为解决这一难题的关键证据。从今年“五一”开始,这件珍贵的标本被从库房中请出来,安置在中国古动物馆的一层展厅,首次与广大观众见面。

胡氏辽尖齿兽Liaoconodon hui Meng,Wang et Li 2011
  物种名称由来:生物属名“辽尖齿兽(Liaoconodon)”意为在辽宁发现的尖齿兽类,生物种名“胡氏(hui)”敬献给毕生致力于中生代哺乳动物研究的已故胡耀明博士。
  化石描述:接近完整的骨骼
  化石产地:辽宁省建昌县喇嘛洞镇
  生存时代:白垩纪早期(距今约1.2亿年前)

该图引自原始论文,其中b和e是新发现的化石——胡氏辽尖齿兽的下颌骨和头骨的示意图
  背景资料:
  中耳演化之谜
  哺乳动物中耳的这些骨骼是从爬行动物的上、下颌关节骨骼演化而来。镫骨由耳柱骨演化而来,耳柱骨是两栖类、爬行类和鸟类的唯一的听小骨。砧骨和锤骨为哺乳动物所特有,分别由爬行动物的方骨和关节骨演化而来,它们在爬行动物中构成连接脑颅和下颌的关节。古生物学家一直在研究方骨和关节骨如何演变成听小骨并与下颌分离,再逐渐演化成现生哺乳动物中耳的演化过程。
  与爬行动物相比,在基干哺乳型动物(如摩根齿兽Morganucodon)中,下颌上的齿骨增大,齿骨后骨(关节骨、前关节骨、隅骨、冠状骨、夹板骨等)已经退化,但仍贴附在齿骨上。同时,脑颅上的方骨仍然与关节骨相连,但已经不具有颅颌关节的作用,起关节作用的是与现生哺乳动物一样的齿(骨)鳞(骨)关节。
  而现生哺乳动物齿骨后骨已全部退化,一部分愈合到齿骨上,另一些则演化成听小骨或鼓泡,仅具听觉功能。从关联到不关联,从连接脑颅和下颌的关节到具听觉功能的听小骨,哺乳动物中耳形成过程中发生了怎么的演化,科学家一直在寻找中间缺失的化石证据。
  解开中耳演化之谜的胡氏辽尖齿兽
  胡氏辽尖齿兽属于三尖齿兽类,生活在早白垩世,是全世界首次发现的确凿无疑保存完整外鼓骨(ectotympanic)、锤骨和砧骨的哺乳动物。保存精美的化石显示该物种的外鼓骨和锤骨已经不再与齿骨接触,较基干哺乳型动物进步;但其仍通过细长的骨化麦氏软骨与下颌相连,表现出较现生哺乳动物原始的特征。这一特征正是古生物学家要寻找的中耳进化过程中的缺失环节,此发现也证明麦氏软骨在进化的过程中起到连接下颌骨和听小骨的作用。