长有中耳的哺乳动物化石

2020-07-14 125哺乳类

来自美国自然历史博物馆和中国科学院的古生物学家宣布,在中国发现长有中耳的哺乳动物化石,一种完整的中生代哺乳动物化石辽牙形刺回族化石,其中包括长期寻找的过渡性中耳。这个标本显示了哺乳动物与听力相关的骨骼——锤骨、砧骨和外鼓室——如之前所预测的那样,与下颚脱钩,但由位于下颚凹槽中的骨化软骨固定。本周发表在《自然》杂志上的这项新研究还表明,哺乳动物的中耳至少进化了两次,分别是单孔类和有袋胎盘类。

博物馆古生物学部馆长、论文第一作者金蒙说:“自从发现一些早期哺乳动物的下颚上有一个令人费解的凹槽以来,人们一直在寻找这个标本,这已经有150多年了。”现在我们有了附着耳骨的软骨,这是第一个明确的古生物学证据,显示了下颌和中耳之间的关系。”

研究背景

哺乳动物是一类动物,包括产卵的单孔类动物,如鸭嘴兽,有袋类动物,以及老鼠和鲸鱼等胎盘类动物,由于一系列特征而松散地结合在一起,包括中耳听骨。哺乳动物的中耳,即耳鼓内的区域,是环状的,包括三块骨头,其中两块是在现存爬行动物的下颌关节处发现的。这意味着,在从蜥蜴、鳄鱼和恐龙进化到哺乳动物的过程中,方骨和关节骨加上关节前骨与后下颌分离,并与听力相关,如砧骨和锤骨。

从爬行动物过渡到哺乳动物一直是一个悬而未决的问题,尽管有关胚胎发育的研究已将下颌关节的爬行动物骨骼与哺乳动物的中耳骨骼联系起来。先前发现的化石充满了哺乳动物中耳拼图的一部分。最早的哺乳动物Morganucodon可以追溯到大约2亿年前,其骨骼更类似于爬虫类颚关节,但是这些骨骼减少了,既可以听觉也可以咀嚼。过去十年中描述的其他化石扩大了关于早期哺乳动物的信息-例如,发现仍然与沟纹相连的骨化软骨在早期哺乳动物的下颌中很常见。但是这些化石不包括中耳的骨头。

长有中耳的哺乳动物化石

本周描述的长有中耳的哺乳动物化石,新化石“辽牙形刺回族”填补了像摩根努科登这样的基础早期哺乳动物的知识空白,中耳骨是下颌骨的一部分,也是活的和化石哺乳动物的中耳。辽牙形刺回族是一种中型哺乳动物(鼻到尾尖长35.7厘米,约14英寸),距今1.25亿至1.22亿年。它的命名部分是因为它在中国辽宁发现的丰富的化石层。这个物种的名字叫hui,是为了纪念古生物学家胡耀明,他毕业于美国自然历史博物馆,并在最近去世。这具化石特别完整,它的头骨是从背侧和腹侧准备好的,这让孟和同事们看到砧骨和锤骨已经从下颚分离,形成了中耳的一部分。这些骨骼通过位于下颚凹槽中的已骨化的Meckel软骨与颌骨相连。研究小组假设,在这个早期的哺乳动物中,耳鼓是以骨化软骨作为支撑结构来稳定的。

“以前我们不知道中耳骨是如何分离的详细形态,也不知道软骨骨化的目的,”孟说辽牙形刺回族改变了之前的解释,因为我们现在已经知道了过渡哺乳动物的详细形态,并且可以认为骨化软骨是一种稳定剂。”

这篇新的研究论文还对活的和化石哺乳动物的一些特征进行了详细的系统发育分析。观察与骨骼和下颌凹槽有关的特征,这些特征表明存在骨化的Meckel软骨,中耳可能进化了两次,在单孔类动物和胎盘和有袋类动物中。

“我一直梦想着有一块耳朵听骨很好的化石,”孟说现在,这是我们一生中唯一的发现。”

引用

American Museum of Natural History. "Long-sought fossil mammal with transitional middle ear." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 April 2011. www.sciencedaily.com/releases/2011/04/110413132949.htm.

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