
李源动物显微断层扫描重建图毛方圆 / 举例说明
李源动物生态环境与陆家屯动物群重建图 赵成 / 绘画
这是1.24亿年前的一次特殊"分手",其特点是"倾听"和咀嚼的器官。
是的,很久以前,负责"听觉"和"咀嚼"的器官是一体的。来自中国科学院古兽与古人类学研究所的美国自然博物馆的毛方圆、王元庆和孟瑾等学者,基于1.24亿年前李氏源兽化石的发现:曾经整合了听觉器官和咀嚼器官,以适应自然选择, 提高听觉和咀嚼效率,两个模块逐渐分离。
不久前,国际学术期刊《科学》发表了一篇关于这一结果的论文。这块拥有1.24亿年历史的化石完美地展示了听觉器官和咀嚼器官两个模块,龙骨野兽分离节点的物候特征不断演变,将听觉器官和咀嚼器官分开,使哺乳动物对听觉更敏感,咀嚼效率更高。
根据该论文的第一作者,中国科学院古脊椎动物与古人类学研究所的副研究员毛芳远的说法,模块进化是一个将进化生物学与发育生物学相结合的概念。生物体可以在不同的层次上分解成小的形态、发育或功能单元,它们在发育和基因调控上相对独立,在进化中具有不同的突变率,并且可以独立接受自然选择的作用,而不影响其他模块的形态功能。
脊椎动物的前肢是同源模块进化的例子,可以进化成翅膀,鳍或人手,但不影响其他部分的形状和功能,例如后肢。
纵观这一科学发现的主角,基于在白垩纪早期河生物群系的陆家屯层中保存在三维三维中的六个标本,研究人员利用微观结构扫描和三维重建建立了一个新的齿兽属:李源捕食者。"这个名字是为了纪念这篇文章的作者之一李传玄,他是中国早期哺乳动物研究的创始人之一,于今年10月去世,"毛说。"
研究表明,在咬合和咀嚼过程中,李源捕食者的颚除了开口和闭合运动外,还具有沿长轴的横向运动和旋转。咀嚼下颌时的这种多向运动可能是导致耳骨和牙骨以及猕猴软骨脱离的选择性压力之一。
毛方圆说,近20年来,在中国辽西地区发现的中生哺乳动物、爬行动物的骨基软骨、辽尖齿兽等,为典型哺乳动物从下颌中耳到中耳的过渡模式的进化提供了证据。然而,在过渡性中耳中,听觉骨虽然与牙骨分离,但仍然与骨基梅西软骨紧密缠绕,该软骨与牙骨相连;
现在,几种来自李的来源的捕食者的化石标本的出现首次揭示了一个关键特征,即听觉骨和macaquah之间的无骨联系,代表了哺乳动物进化中的一个关键节点,其中听力与咀嚼模块分离。
毛芳远告诉记者,一系列完整、连续的化石证据也表明,听力和咀嚼模块的分离,增强了它们的"各种功能"进化,听觉器官有潜力发展到高灵敏度的高频听觉,咀嚼器官也获得了牙齿和咬合模式的多样性,进化成摄取不同的食物, 导致活体动物哺乳动物的生长。
得益于高精度的显微断层扫描,李化石研究还显示,在早期-至少1.2亿年前-基根哺乳动物有五个小的中耳骨,长度仅为5毫米,并首次获得了五个听觉骨的特定三维形状。今天,哺乳动物的中耳只有三块小骨头,另外两块听觉骨,一块进化成附着在听觉膜上的外隆起的骨骼,另一块在进化过程中已经丢失或融合到听觉骨链关节中。
值得一提的是,作为听觉器官的重要组成部分,中耳接收信号,内耳将信号传递到大脑,现在这项李源动物化石研究还发现,与中耳听觉骨密切相关的内耳已经直线延伸到颅底, 但已经达到了它的极限,代表了哺乳动物耳蜗以不同的方式生长,以改善听力的进化"试验实验"。
"李氏源动物化石的研究结果多为发育生物学研究提供了更多参考证据。毛方圆说,动物在今天地球生态系统中的成功,离不开祖先各种成功和失败的进化实验。听力和咀嚼模块的分离是这种进化成功的一个例子。
邱晨辉,中国青年报、中国青年网 记者 来源:中国青年报