哺乳動(dòng)物中耳的演化，是一個(gè)從達(dá)爾文時(shí)代就被廣泛探討的問(wèn)題，也是脊椎動(dòng)物漸進(jìn)演化的經(jīng)典案例。然而，受限于中耳化石保存極少，其演化過(guò)程和機(jī)制存在較大爭(zhēng)議。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所毛方園、美國(guó)自然歷史博物館孟津等科研人員，通過(guò)對(duì)我國(guó)熱河生物群化石中新發(fā)現(xiàn)的潘氏中華俊獸保存完好聽(tīng)骨的合作研究表明，哺乳動(dòng)物中耳演化是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程，其路徑與生物發(fā)育過(guò)程具有某種程度的一致性。

這一重要科研成果的論文，已于近日由學(xué)術(shù)期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》在線發(fā)表。

據(jù)論文通訊作者兼第一作者、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所副研究員毛方園介紹，爬行類動(dòng)物的原始頜關(guān)節(jié)，由下頜關(guān)節(jié)骨與頭骨上的方骨構(gòu)成，中耳只有一塊聽(tīng)骨;而哺乳動(dòng)物的中耳，則由錘骨、砧骨、鐙骨形成聽(tīng)骨鏈，外鼓骨支撐鼓膜收集聲音，下頜由一塊齒骨構(gòu)成，形成齒骨-鱗骨頜關(guān)節(jié)。

此前大量研究證明，哺乳動(dòng)物的聽(tīng)骨和爬行動(dòng)物的齒骨后骨和方骨具有同源關(guān)系。古生物學(xué)也早已提出中耳漸進(jìn)演化假說(shuō)，即從爬行類向典型哺乳動(dòng)物中耳的演化過(guò)程中，齒骨后骨逐步縮小，并與齒骨分離，最終移入顱基部，成為專門用來(lái)聽(tīng)覺(jué)功能的結(jié)構(gòu)。

毛方園說(shuō)，纖細(xì)的聽(tīng)骨很難保存為化石，近200年來(lái)發(fā)現(xiàn)的中生代哺乳動(dòng)物中耳化石極少，其形態(tài)細(xì)節(jié)和關(guān)節(jié)方式一直不清楚，對(duì)其演化過(guò)程和機(jī)制的解釋，也存在極大的人為性，各種推論、假說(shuō)存在較大爭(zhēng)議。

如今，毛方園所在的合作團(tuán)隊(duì)，對(duì)采自遼寧朝陽(yáng)的多瘤齒獸——潘氏中華俊獸保存完好的聽(tīng)骨化石，進(jìn)行高精度CT掃描重建，首次揭示出多瘤齒獸5塊聽(tīng)骨確切的三維形態(tài)和接觸關(guān)系：中華俊獸有典型哺乳動(dòng)物中耳，聽(tīng)骨與齒骨已完全脫離并進(jìn)入顱基部。

研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)遼尖齒獸、源掠獸，以及現(xiàn)生哺乳動(dòng)物中形態(tài)較為原始的單孔類針鼴、有袋類負(fù)鼠和真獸類刺猬的中耳進(jìn)行高精度CT掃描和重建，并進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比研究。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遼尖齒獸、源掠獸、中華俊獸這3種中生代哺乳動(dòng)物體現(xiàn)出中耳演化3個(gè)不同的漸進(jìn)階段，作為祖先表型的不同形態(tài)，填補(bǔ)了似哺乳的下頜中耳與典型哺乳動(dòng)物中耳之間的形態(tài)空缺。

“這些祖先表型體現(xiàn)的演化程度差別，與現(xiàn)生哺乳動(dòng)物中耳個(gè)體發(fā)育過(guò)程可以對(duì)應(yīng)。”毛方園說(shuō)，從更細(xì)微的結(jié)構(gòu)上，錘骨的一些進(jìn)步特征如錘骨柄、基、頸等的出現(xiàn)，其演化順序也與個(gè)體發(fā)育過(guò)程一致。這些研究結(jié)果，也都支持哺乳動(dòng)物中耳演化與發(fā)育具有一定程度相關(guān)性的觀點(diǎn)。

毛方園告訴記者，在這3種化石門類中，雖然聽(tīng)骨與齒骨的連接關(guān)系演化發(fā)育階段不同，但錘骨-砧骨的頜關(guān)節(jié)，均為一種保守的過(guò)渡關(guān)節(jié)模式，體現(xiàn)出滯后的異時(shí)發(fā)育現(xiàn)象，也代表了哺乳動(dòng)物中耳祖先表型的一個(gè)共性。

毛方園透露，除完好的聽(tīng)骨，潘氏中華俊獸化石還保存了迄今最完整的中生代哺乳動(dòng)物舌骨懸器。合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)CT掃描重建的方式，首次以三維形態(tài)呈現(xiàn)該舌骨懸器：由單根的基舌骨，成對(duì)的角舌骨、莖舌骨和甲舌骨，組成類似現(xiàn)生哺乳動(dòng)物的鞍狀舌骨結(jié)構(gòu)。

“這種靈活的關(guān)節(jié)模式表明，此階段多瘤齒獸已具有吞咽和吸吮的可能性。”毛方園說(shuō)。(邱晨輝)

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