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 翔齒獸的復原圖

　　北疆新聞網、北疆新聞客戶端消息(記者 劉嬙)來自內蒙古自然博物館、云南大學等單位的研究人員通過分析出土于河北省青龍縣中晚侏羅世的翔齒獸化石(距今約1.6億年)，發(fā)現了哺乳動物如何進化出靈敏的聽力。

　　中耳包含的三塊聽小骨——鐙骨、砧骨和錘骨，是包括人類在內的現生哺乳動物骨骼系統(tǒng)中最小的骨頭，形成了從鼓膜到內耳之間傳遞聲波和增強聲波頻率的聽覺鏈。與之相比，爬行動物的中耳只有一塊鐙骨，而它們下頜中的關節(jié)骨和頭骨中的方骨形成頜關節(jié)，連接下頜和頭骨，具有咀嚼和聽覺的雙重功能。爬行動物演化為哺乳動物過程中，方骨和關節(jié)骨逐漸演變成了砧骨和錘骨，才形成了我們哺乳動物現在“三骨鼎立”的敏銳聽覺結構。但是，爬行動物的方骨和關節(jié)骨究竟是如何與下頜發(fā)生分離，從而演化成精細復雜的哺乳動物的聽小骨，則在過去兩百年里一直被認為是生物演化研究中的中心難題。

　　1月28日，內蒙古自然博物館、云南大學等單位在《自然》(Nature)在線發(fā)表了題為《A monotreme-like auditory apparatus in a Middle Jurassic haramiyidan》的研究成果。該成果的發(fā)表引起了世界各國相關領域科學家的廣泛關注。

　　傳統(tǒng)中耳演化模型認為哺乳動物祖先的下頜通過麥氏軟骨和關節(jié)骨與頭骨相連，哺乳動物演化過程中腦顱的增大導致中耳位置后移，最終脫離下頜。近期一些研究則提出了“運動功能驅動學說”，認為多瘤齒獸咀嚼時下頜向后運動的行為才是導致中耳逐漸與下頜脫離，最終進入頭骨的主要原因。但是，通過麥氏軟骨和關節(jié)骨與頭骨相連的下頜并不能向后運動，并且鴨嘴獸等基干哺乳動物支系在咀嚼時下頜并不向后運動，與運動功能驅動學說相矛盾。

哺乳動物砧骨-錘骨關節(jié)演化關系圖

　　據內蒙古自然博物館館長王軍有介紹，此項研究基于對哺乳動物中耳聽小骨連接關系的新發(fā)現，提出疊覆型砧骨-錘骨關節(jié)是中耳聽小骨與下頜脫離的關鍵一步。此次的研究標本來自于河北省青龍縣中晚侏羅世的燕遼生物群，館藏于內蒙古自然博物館(距今約1.6億年)，歸屬于雙缽翔齒獸(Vilevolodon diplomylos)，具有滑翔的翼膜，是賊獸的一種。標本的兩側非常罕見地原位保存了完整的聽小骨和關節(jié)結構， 其中砧骨僅長約1 毫米。通過對聽骨細微形態(tài)和關節(jié)結構的研究發(fā)現，賊獸類的聽小骨明顯已與下頜分離，沒有麥氏軟骨相連，屬于典型的哺乳動物中耳。兩塊聽小骨，砧骨、錘骨與現生鴨嘴獸類一樣，為上下疊覆關系。正是這種疊覆型的連接方式，允許砧骨、錘骨之間發(fā)生微小運動，從而為下頜相對于頭骨的運動提供了空間，才最終促成了聽小骨與下頜的完全分離。這種聽小骨上下疊覆的連接方式，首先出現于中生代哺乳動物各個支系的早期成員，在現生鴨嘴獸(單孔類)、有胎盤類和有袋類的個體發(fā)育早期階段也可見及，是中耳聽小骨從具有咀嚼和聽覺雙重功能過渡到單一聽覺功能的關鍵一環(huán)。這種疊覆型的連接，在白堊紀的真三尖齒獸，多瘤齒獸和對齒獸類群中更進一步，砧骨相對于錘骨位置后移形成部分疊覆。之后的漫長歲月里，這兩塊小骨與下頜完全分離，并不斷縮小進入中耳且專職聽力，成為真正的哺乳動物聽小骨。由此可見，是自然選擇，而不是下頜咀嚼功能決定了中耳的演化。

　　據了解，此項研究綜合了化石和現生生物個體發(fā)育證據，清晰的表達了哺乳動物獨特聽覺器官的演化過程。哺乳動物中耳的演化蘊含了復雜的細節(jié)過程，是已有結構(砧骨、錘骨)擴展適應和再作用的最佳范例，對古生物、現生動物、現代醫(yī)學等領域具有廣泛的啟示意義。