新白堊紀(jì)哺乳動(dòng)物為聽(tīng)力模塊和咀嚼模塊的分離提供了證據(jù)
由中國(guó)科學(xué)院脊椎動(dòng)物古生物學(xué)與古人類研究所(IVPP)的毛方元和美國(guó)自然歷史博物館的孟瑾組成的聯(lián)合研究小組報(bào)告了一種新的共花動(dòng)物Origolestes lii,這是一種早期的莖類動(dòng)物哺乳動(dòng)物中國(guó)遼寧省的白堊紀(jì)熱河生物群。
牛至的一個(gè)關(guān)鍵特征是聽(tīng)覺(jué)骨骼與梅克爾軟骨之間的骨骼聯(lián)系已經(jīng)消失,這表明在哺乳動(dòng)物進(jìn)化中聽(tīng)力和咀嚼模塊的分離。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在12月5日的《科學(xué)》雜志上。
新物種是根據(jù)多個(gè)3-D骨骼標(biāo)本建立的。研究人員使用高分辨率顯微斷層掃描技術(shù)(micro CT)重建了動(dòng)物的3D骨骼形態(tài)。標(biāo)本的埋葬形式表明這些動(dòng)物在靜止時(shí)死亡。結(jié)果,骨骼在化石過(guò)程中基本不受干擾,因此可以保留詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
來(lái)自同一物種的個(gè)體的頭骨形態(tài),齒列,頜骨和牙齒磨損顯示出咬合和咀嚼過(guò)程以及頜骨偏航和滾動(dòng)過(guò)程中打開(kāi)和閉合運(yùn)動(dòng)的跡象。
毛說(shuō):“下頜骨在咀嚼過(guò)程中的多方向運(yùn)動(dòng)可能是導(dǎo)致聽(tīng)小骨從牙骨和梅克爾軟骨脫離的選擇壓力之一。”
Origolestes lii的全型在腹面(左)和背面(右)視圖中。信用:毛方圓
Origolestes中這種分離的特征彌合了過(guò)渡性和確定性哺乳動(dòng)物中耳之間的形態(tài)學(xué)鴻溝,并代表了哺乳動(dòng)物中耳進(jìn)化的更高級(jí)階段。
從形態(tài)和功能的角度來(lái)看,分離的聽(tīng)覺(jué)和咀嚼模塊消除了相互干擾的物理約束,并有可能增加了兩個(gè)模塊的進(jìn)化能力。
因此,聽(tīng)力模塊可能具有更大的潛力來(lái)發(fā)展對(duì)高頻聲音的敏感聽(tīng)覺(jué),而咀嚼模塊可能已經(jīng)能夠發(fā)展出有助于食用不同食物的各種牙齒形態(tài)和咬合模式。
借助高分辨率的微CT掃描,研究人員能夠?qū)rigolestese的3-D聽(tīng)骨形態(tài)進(jìn)行成像。這些形態(tài)可能是已知的中生代哺乳動(dòng)物中最完整的形態(tài),并為以后的哺乳動(dòng)物中耳進(jìn)化研究提供了豐富而明確的化石證據(jù)。
CT繪制的Origolestes lii標(biāo)本在靜止姿勢(shì)下顯示出相似的狀態(tài)。信用:毛方圓
Origolestes的一個(gè)特殊之處在于,除了所有哺乳動(dòng)物都具有的sta骨,錘骨,砧骨和外鼓膜外,中耳還保留了上頜骨。它在其他哺乳動(dòng)物中不存在。
這個(gè)特征對(duì)古哺乳動(dòng)物和現(xiàn)代發(fā)育生物學(xué)的研究提出了一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題:這種聽(tīng)骨在哺乳動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中是否完全丟失了,還是以人們不注意到的方式存在于現(xiàn)存的哺乳動(dòng)物中?有關(guān)化石的更多發(fā)現(xiàn)和發(fā)育生物學(xué)的更詳細(xì)研究最終可能會(huì)回答這個(gè)問(wèn)題。
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