哺乳動物聽小骨“三骨鼎立”的聽覺結(jié)構(gòu)是怎么形成的？1月28日，《自然》在線發(fā)表了一項哺乳動物聽覺和中耳演化機制的研究成果。基于對哺乳動物中耳聽小骨連接關(guān)系的新發(fā)現(xiàn)，來自云南大學等單位的研究人員提出，疊覆型砧骨—錘骨關(guān)節(jié)是中耳聽小骨與下頜脫離的關(guān)鍵一步，解決了哺乳動物中耳和聽覺演化研究中存在已久的難題。
哺乳動物的中耳有3塊聽小骨，即鐙骨、砧骨和錘骨。聽小骨是現(xiàn)生哺乳動物骨骼系統(tǒng)中最小的骨頭，形成了從鼓膜到內(nèi)耳之間傳遞聲波和增強聲波頻率的聽覺鏈。與哺乳動物不同，爬行動物的中耳只有一塊鐙骨，而它們下頜中的關(guān)節(jié)骨和頭骨中的方骨形成頜關(guān)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(guān)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(xiàn)在“三骨鼎立”的敏銳聽覺結(jié)構(gòu)。但是，“爬行動物的方骨和關(guān)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。”云南大學古生物研究院教授畢順東說。
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(guān)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(qū)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(guān)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(qū)動學說相矛盾。
此次研究的標本來自河北省青龍縣距今約1.6億年的中晚侏羅世的燕遼生物群，歸屬于雙缽翔齒獸，具有滑翔的翼膜，是賊獸的一種。標本的兩側(cè)非常罕見地原位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。
通過對聽骨細微形態(tài)和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)生鴨嘴獸類一樣，為上下疊覆關(guān)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。
“我們研究發(fā)現(xiàn)了砧骨—錘骨疊覆關(guān)系理論，從而解決了下頜運動機制的難題。”畢順東說，使我們更清楚地理解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，是砧骨和錘骨擴展適應(yīng)和再作用的最佳范例。
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