論文通訊作者、云南大學(xué)古生物研究院教授畢順東介紹,包括人類在內(nèi)的現(xiàn)生哺乳動物的中耳包含三塊聽小骨——鐙骨、砧骨和錘骨。它們是哺乳動物骨骼系統(tǒng)中最小的骨頭,是聽覺鏈上的重要結(jié)構(gòu),也是哺乳動物聽到聲音的關(guān)鍵。
爬行動物的中耳雖只有一塊鐙骨,但它們頭骨中的“方骨”和下頜中的“關(guān)節(jié)骨”形成的頜關(guān)節(jié),具有咀嚼和聽覺的雙重功能。在爬行動物演化為哺乳動物的過程中,“方骨”和“關(guān)節(jié)骨”逐漸演變成了砧骨和錘骨,與鐙骨一起,形成了哺乳動物“三骨鼎立”的聽覺結(jié)構(gòu)。但爬行動物的“方骨”和“關(guān)節(jié)骨”如何演化成聽小骨,一直是生物演化研究難題。
我國古生物學(xué)家通過研究河北省出土的距今約1.6億年的一件“雙缽翔齒獸”化石,揭開了這一奧秘。
“雙缽翔齒獸是一種賊獸類動物,與恐龍生活在同一時代,很像今天的松鼠,它不僅有大尾巴,還有可以滑翔的雙翼。”論文第一作者、內(nèi)蒙古自然博物館館長王軍有說,這一標本的兩側(cè)非常罕見地保存了完整的聽小骨和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),其中,砧骨僅長約1毫米。
古生物學(xué)家在對這些細微結(jié)構(gòu)研究后發(fā)現(xiàn),雙缽翔齒獸的聽小骨已明顯與下頜分離,屬于典型的哺乳動物中耳。其中,砧骨、錘骨這兩塊聽小骨,與現(xiàn)生鴨嘴獸類一樣,是上下疊覆的關(guān)系。
“正是這種上下疊覆型的連接方式,允許砧骨、錘骨間能發(fā)生微小運動,從而為哺乳動物下頜的運動提供了空間。”畢順東解釋說,之后的漫長歲月里,這兩塊聽小骨與下頜完全分離,并不斷縮小,進入到中耳,專職聽力,真正演化為哺乳動物的聽小骨。
“聽小骨終于從具有咀嚼和聽覺雙重功能,過渡到單一聽覺功能。而強大的聽力,也為哺乳動物躲避天敵提供了預(yù)警保護。可以說,哺乳動物中耳的演化,完全是自然選擇的結(jié)果。”畢順東說。
《自然》雜志評論該成果:“這是哺乳動物演化的經(jīng)典童話。”