
出品:科普中国
制作:栗静舒(古脊椎动物与古人类研究所)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
你是否曾被某种声音打动过?是雨水滴落、鸟儿欢唱, 还是悠扬琴声、琅琅书声?
能够聆听, 是生物演化最美妙的事情之一 。 但是, 敏锐的听觉不是神灵的恩赐, 而是和身体其他机能一样, 需要经历漫长的演化才能最终获得 。
从外耳进入, 穿过窄窄的耳道, 穿过鼓膜, 到达中耳区就能够看到三块迷你的听小骨——锤骨、砧骨及镫骨 。 我们的耳朵之所以能得到声音的青睐, 就与它们有关 。
一般认为, 哺乳动物中耳经历了从下颌中耳, 过渡型中耳, 到典型哺乳动物中耳的三个演化阶段 。 然而, 中耳内的骨骼是如何与下颌分离的, 各个演化阶段发生于何时, 首先发生于哪些哺乳类动物之中, 为何会促使这样的分离?这一系列问题都让我们感到好奇 。
11月28日, 英国《自然》杂志在线发表了来自中科院古脊椎所王海冰、王元青以及美国自然历史博物馆孟津团队的研究成果 。 他们从一种新发现于辽宁凌源的早白垩世古老哺乳动物——盖氏热河俊兽(Jeholbaatar kielanae)的头颅里, 获取到了早期哺乳动物中耳演化的新信息, 为研究早期哺乳动物耳区演化提供了直接证据 。
新的研究, 讲述了一段发生在现生哺乳动物听力形成之前、关于最早获得典型哺乳动物中耳形态的演化故事 。
盖氏热河俊兽生态复原图(图片来源:中科院古脊椎所 许勇 绘)
原始哺乳动物的“耳朵”长啥样?
在现生的爬行类中, 中耳区只有“耳柱骨”, 我们人类的听小骨——砧骨、锤骨, 也就是它们的方骨、关节骨, 是连接爬行类动物齿骨与头骨之间的骨骼, 并不发挥听力的作用 。
摩根齿兽的下颌中耳形态:耳区骨骼(齿骨后骨, postdentary bones)嵌入到下颌内后方(图片来源:Wang et al., 2019)
目前发现的早期哺乳型类动物(Mammaliaformes), 比如摩根齿兽、柱齿兽类、巨颅兽, 保持着比较原始下颌中耳状态(目前在柱齿兽类、巨颅兽中没有中耳骨骼保存, 但从下颌骨内侧的形态, 大致可以推断这些动物都具有下颌中耳) 。
哺乳动物中耳演化的下一个阶段, 中耳形态发生了明显的变化, 中耳骨骼变小、逐渐脱离下颌骨, 并通过骨化的麦氏软骨与齿骨相连, 这种形态被称为过渡型中耳 。 在真三尖齿兽类中, 就能窥见这一演化进程的秘密 。
其他部位的骨骼是如何“转正”变成听小骨的?
时光回到2011年, 同样在《自然》杂志, 发表本篇论文的研究团队了报道了一种新的真三尖齿兽——胡氏辽尖齿兽 。 它的外鼓骨、锤骨、砧骨已经不再直接与齿骨接触, 而是通过骨化的麦氏软骨与齿骨相连, 也就是齿骨后骨开始转变为现生哺乳动物中耳的听小骨 。
胡氏辽尖齿兽复原图(图片来源:ivpp)
胡氏辽尖齿兽发现于辽宁的白垩纪地层中, 属于热河生物群中的一员 。 时隔几年之后, 该团队又在辽宁凌源下白垩统九佛堂组地层中, 发现了一种新的多瘤齿兽类——盖氏热河俊兽 。 它的属名取自热河生物群(Jehol Biota), 种名是为了纪念波兰古生物学家索菲娅盖兰-娅瓦洛夫斯卡Zofia Kielan-Jaworowska 。
此次新发现的标本, 与辽宁北票鲟化石保存在同一块岩板上 。 和庞大的鲟鱼相比, 家鼠(体长约15厘米)大小的盖氏热河俊兽, 蜷缩在角落里, 显得弱小而孤寂 。 幸运的是, 这个小小的身躯——盖氏热河俊兽的正型标本, 却保存了完整的中耳形态, 曾经属于头骨的方骨、下颌的关节骨, 都跑到了它的中耳区, 并且完全脱离齿骨, 显示出“典型哺乳动物中耳”特征 。
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