Science:新白垩纪哺乳动物为听觉和咀嚼模块分离提供了证据

科技工作者之家 2019-12-15

来源:BioArt

由中国科学院脊椎动物古生物学与古人类研究所(IVPP)的毛方元和美国自然历史博物馆的孟津共同组成的研究小组报告了一个新的物种:李氏源掠兽(Origolestes lii)。这是一种早期的祖先类型兽哺乳动物,来自中国辽宁省的早白垩热河生物群。 

新种的一个主要特征,是中耳听骨与麦氏软骨之间的骨骼联系已经消失,代表了哺乳动物在进化过程中听觉和咀嚼模块分离的表型特征。他们的发现发表在12月5日的Science杂志上。

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李氏源掠兽的建立是基于多个3D骨骼标本。研究人员使用高分辨率显微断层扫描(micro CT)重建了动物的3D骨骼形态。标本的埋葬形式表明这些动物是在静止状态下死亡。而且骨骼在石化过程中基本没有受到扰动,得以保留很多重要特征的细节。 

来自同一物种的个体,它们的头骨形态,齿列,颌骨和牙齿磨损可以显示出咬合和咀嚼过程,除了开合动作,下颌骨还有横向移动和转动。咀嚼过程中下颌的多向运动,可能是导致听小骨从齿骨和麦氏软骨脱离的选择压力之一。 

李氏源掠兽中耳和下颌这种分离的特征,弥合了过渡型和典型哺乳动物中耳之间的形态学鸿沟,代表了哺乳动物中耳进化一个更进步的阶段。从形态和功能的角度来看,分离的听觉和咀嚼模块消除了它们之间相互干扰的物理约束,因此可能增加了两个模块的进化能力。使听觉模块具有发展对高频声音敏感听力的更大潜力,而咀嚼模块也能发展出有助于食用不同食物的各种牙齿形态和复杂咬合模式。 

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有了高分辨率的CT扫描,研究人员能够重建李氏源掠兽细微的3D听骨形态。这些形态是已知中生代哺乳动物中保存最完整的,它们为哺乳动物中耳进化的深入研究提供了丰富而可信的化石证据。李氏源掠兽中耳的一个特殊之处在于,除了所有哺乳动物都具有的锤骨,砧骨和外鼓骨外,还保留了上隅骨,它在其它现生哺乳动物中不存在。这个特征对古哺乳动物和现代发育生物学研究提出了一个挑战性的问题:这块听骨在哺乳动物进化过程中是丢失了,还是以人们未注意到的方式存在于现生哺乳动物中?更多相关化石的发、发育生物学更详细的研究,最终可能回答这个问题。 

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原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/early/2019/12/04/science.aay9220

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