这件1.2亿年前真兽类新物种化石 揭秘哺乳动物听觉器官关键演化

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发布时间:2022-05-02 01:04:12

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  中新网北京5月1日电(记者 孙自法)包括人类在内的哺乳动物听觉器官早期演化研究,一直备受古生物学界关注。这当中,在哺乳动物演化过程中扮演重要角色的麦氏软骨,仍有诸多未解之谜,期待更多化石发现研究予以破解。

“九佛堂传夔兽”正型标本。 中新社记者 孙自法 摄
“九佛堂传夔兽”正型标本。 中新社记者 孙自法 摄

  发现1.2亿年的早期真兽类新物种化石

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)王元青团队联合北京大学口腔医院与美国同行,最新在中国辽宁热河生物群的化石研究中发现距今约1.2亿年的早期真兽类新物种,命名为“九佛堂传夔兽”。

  这次最重要的研究成果,是发现传夔兽中保存的骨化麦氏软骨,其纤细、短小,很可能与中耳听小骨等失去实质性的连接。这是首次在真兽类中发现并确认骨化麦氏软骨的存在,填补了骨化麦氏软骨在早期兽类演化中的空白,也证实部分早期真兽类的成年个体中仍然保留了较为退化的骨化麦氏软骨。

王海冰介绍“九佛堂传夔兽”化石发现及研究成果。 中新社记者 孙自法 摄
王海冰介绍“九佛堂传夔兽”化石发现及研究成果。 中新社记者 孙自法 摄

  这项早期真兽类演化重要化石发现及研究成果论文,近期已在国际专业学术期刊《英国皇家学会哲学学报B》发表,首次报道了早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态,为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据。

  论文第一作者和通讯作者、中科院古脊椎所王海冰副研究员近日在北京接受中新社记者专访介绍说,真兽类是哺乳动物的一个分支,它包含了人类等现生所有有胎盘类哺乳动物及与它们亲缘关系最近的化石类群。传夔兽的命名则是献给中科院古脊椎所古生物学家李传夔,以纪念他对早期哺乳动物演化研究的贡献。

传夔兽右侧下颌,黄色为骨化麦氏软骨,蓝色为舌骨。 王海冰 供图
传夔兽右侧下颌,黄色为骨化麦氏软骨,蓝色为舌骨。 王海冰 供图

  传夔兽听觉演化在同时代哺乳动物中听力最强

  研究团队经过对化石标本的长时间精心修理、高精度计算机断层扫描(CT)及对比研究发现,传夔兽中保存的骨化麦氏软骨的形态与大致同时代的真三尖齿兽类、对齿兽类差别明显,是中生代哺乳动物中已知最为退化的骨化麦氏软骨。

  王海冰指出,这表明传夔兽的中耳很可能完全脱离下颌,代表了哺乳动物中耳脱离下颌的关键节点,反映出哺乳动物的麦氏软骨经历逐渐退化的过程。同时,传夔兽中保存的骨化麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的接触关系,也为完善哺乳动物中耳各个演化阶段的定义提供更为精确的参考标准。

通过传夔兽化石高精度扫描分析,首次重建出早白垩世真兽类的内耳形态。 王海冰 供图
通过传夔兽化石高精度扫描分析,首次重建出早白垩世真兽类的内耳形态。 王海冰 供图

  他表示,研究团队还通过传夔兽化石高精度扫描分析,首次重建出早白垩世真兽类的内耳形态。传夔兽的内耳保存相对完整,其形态同时具有原始和进步的特征,填补了基干兽类与晚白垩世真兽类内耳演化的空白。其中,传夔兽的蜗管卷曲程度接近360度,超过同时代其他类群的哺乳动物,而与大部分晚白垩世真兽类接近,这也意味着传夔兽听觉演化上已在同时代哺乳动物中听力最强,从而更好地进行捕食、避险。

  传夔兽是哺乳动物中耳脱离下颌演化关键节点

  关于麦氏软骨,王海冰科普称,麦氏软骨在脊椎动物发育过程中普遍存在,尽管在不同类群中其形态和功能有所差别,但麦氏软骨在成年个体中的骨化现象迄今仅在化石哺乳动物中发现。

根据“九佛堂传夔兽”化石标本绘制的生态复原图。 陈瑜 绘制 摄
根据“九佛堂传夔兽”化石标本绘制的生态复原图。 陈瑜 绘制 摄

  胚胎发育和化石证据表明,麦氏软骨在哺乳动物演化过程中扮演重要角色:在中耳听小骨与下颌骨分离演化过程中,麦氏软骨起着支撑和稳定听小骨的作用,直至中耳完全脱离下颌、稳定在头骨基部;麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的连接关系是定义哺乳动物中耳演化阶段的核心要素,也是反映早期哺乳动物不同演化阶段的重要信息。

  目前,古生物学家已在热河生物群部分原始哺乳动物(如真三尖齿兽类、张和兽类)中发现骨化麦氏软骨,其与中耳听小骨紧密连接,说明它们的中耳处于过渡型中耳的演化阶段。此次化石研究表明,哺乳动物演化过程中,1.2亿年前的传夔兽是中耳脱离下颌的关键节点。

  王海冰认为,麦氏软骨作为哺乳动物早期演化中最为重要的结构之一,古生物学界目前对其演化过程了解仍然有限,还存在诸如麦氏软骨骨化现象是否在更多哺乳动物类群中出现、麦氏软骨的退化机制等问题。他期待后续有更多相关化石发现,进一步开展深入研究。(完)

【编辑:叶攀】

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