早白堊世多瘤齒獸類新屬種——蓋氏熱河俊獸化石揭示哺乳動物中耳演化新模式

2025-12-10 09:00:46 分類：時尚 閱讀(24)

熱河俊獸生態復原圖 （許勇 供圖）

熱河俊獸正型標本（右下角）與一件北票鱘標本保存于同一個巖板 （王海冰 供圖）

蓋氏熱河俊獸正型標本 （王海冰 供圖）

熱河俊獸的左側中耳形態 （王海冰 供圖）
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：2019年11月27日英國Nature雜志在線發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王海冰、王元青，堊世美國自然歷史博物館孟津有關早期哺乳動物中耳演化的多瘤動物研究成果：通過報道發現于遼寧凌源的早白堊世多瘤齒獸類新屬種——蓋氏熱河俊獸（Jeholbaatar Kielanae），提出一種新的齒獸哺乳動物中耳演化模式。 
最新研究發表的類新哺乳動物化石發現于遼寧凌源敞子溝下白堊統九佛堂組，該化石與一件北票鱘化石保存在同一個巖板上。屬種式經過長時間室內精心修理，蓋氏數據處理和對比研究，熱河研究團隊確定該化石代表了多瘤齒獸類始俊獸科的俊獸揭示新物種，將其命名為蓋氏熱河俊獸，化石屬名取自熱河生物群（Jehol Biota），哺乳這是演化首次報道產自九佛堂組的多瘤齒獸類化石，種本名獻給波蘭古生物學家索菲婭·蓋蘭－婭瓦洛夫斯卡Zofia Kielan-Jaworowska。新模
在脊椎動物演化歷史中，早白中耳哺乳動物中耳演化通常被認為是堊世生物重演律的經典案例：哺乳動物中耳經歷了從下頜中耳（Mandibular Mammalian Middle Ear），過渡型中耳（Transitional Mammalian Middle Ear），到典型哺乳動物中耳（Definitive Mammalian Middle Ear）的三個演化階段。這使得相關研究成為早期哺乳動物演化研究的熱點之一，但不同中耳演化階段在各哺乳動物支系中發生的時間和機制一直是研究的難點。 
蓋氏熱河俊獸的正型標本中保存了完整的中耳結構，為研究早期哺乳動物耳區演化提供了直接證據。這項研究工作揭示了多瘤齒獸類中耳各個骨塊的完整形態，以及相互間的接觸關系，對探討哺乳動物的齒骨后骨從下頜中耳到典型哺乳動物中耳這一演化事件補充了極具分量的拼圖。基于這項研究，研究人員對于上隅骨（Surangular）在哺乳動物中的演化有了更清晰的認識。此次研究首次揭示了上隅骨在早期哺乳動物中，從一塊獨立的骨骼，變為逐漸與錘骨體愈合的狀態，成為錘骨的后外側部分。新標本中的錘骨、砧骨的形態完整，基本保留了原始關節狀態，二者呈疊覆型（背-腹型）的接觸關系。研究人員進一步提出，在哺乳動物中耳演化過程中，盡管中耳骨骼的形態變化很大，但錘骨-砧骨的關節方式呈現兩種模式：疊覆型關節和鞍型關節。
此項研究另一個重要突破在于研究人員基于形態學和系統發育分析結果，提出了早期哺乳動物中耳演化的一個新模式。關于下頜中耳到典型哺乳動物中耳的演化機制，“腦顱膨脹”和“負向異速生長”是兩種比較常見的假說。“腦顱膨脹”假說認為哺乳動物生長過程中腦顱的增大導致中耳位置后移，最終脫離下頜。 “負向異速生長”假說強調在胚胎發育早期中耳骨骼形態相對于下頜較大，中耳骨化的時間更早；因此在胚胎發育后期，隨著頭骨、下頜的增大，中耳骨骼最終脫離下頜。隨著化石研究（真三尖齒獸類）和現生動物胚胎發育學（單孔類和有袋類）的進展，這兩種假說獲得的支持在不斷減弱。另一種觀點認為骨化的麥氏軟骨的存在及齒骨后骨最終的脫離可能與下頜的功能相關。
在最新發表的論文中，基于系統發育分析結果，研究人員對哺乳動物中耳演化在異獸類（多瘤齒獸+賊獸類）的演化機制提出新的假說。在中生代哺乳動物中，異獸類至少在中/晚侏羅世（大約1.6億年前）就已經演化出典型哺乳動物中耳；而在同一時期，甚至更晚的早白堊世，其他已知的所有哺乳動物類群都還保留了過渡型中耳。同時，異獸類的齒骨-鱗骨頜關節方式獨特，關節較為開放，能夠支持下頜大幅度前后向的活動，與獸類中鉸鏈式的齒骨-鱗骨頜關節在形態和功能上區分明顯。結合目前已知的異獸類中耳形態及齒骨-鱗骨頜關節的分化時間，研究人員提出，在哺乳動物中耳演化中，錘骨-砧骨的關節（原始頜關節）與齒骨-鱗骨頜關節（次生頜關節）是協同演化的，疊覆型的原始頜關節能夠減少中耳骨骼在空間上的限制。科研人員提出異獸類也存在一個過渡型中耳的演化階段，但此階段在異獸類中持續的時間很可能比其他所有哺乳動物類群短，其演化機制很可能是因為異獸類獨特的齒骨-鱗骨頜關節及其取食方式對中耳脫離下頜提供了比其他類群更為顯著的選擇壓力，因此加速了中耳的演化，致使異獸在至少1.6億年前（早于其他所有哺乳動物類群）就演化出典型哺乳動物中耳。
本項研究的化石三維掃描在中國科學院脊椎動物演化與人類起源重點實驗室高精度CT掃描中心完成，采用 “板狀化石CT”（160-Micro-Computed Laminography）對化石進行高精度掃描。
該研究得到了中科院戰略性先導科技專項（B類），國家自然科學基金委員會基礎科學中心項目（克拉通破壞與陸地生物演化），國家自然科學青年基金，及現代古生物學與地層學國家重點實驗室開放基金的支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1792-0
相關報道：為了更好地吃，結果聽力變靈敏了？我國古生物學家揭示中耳演化新模式
（神秘的地球uux.cn報道）據文匯網（許琦敏）：為了更好地吃，結果聽力也變靈敏了？這聽起來似乎有些天方夜譚，但卻在進化史上真實發生過。我國古生物學家從一只1.2億年前的小獸——蓋氏熱河俊獸的頭顱化石上，發現了這段淹沒在進化長河中的趣事。今天凌晨，英國《自然》雜志在線發表了這一論文。
當你獨自在安靜環境中咀嚼食物時，耳中會聽到牙齒切割、研磨食物的聲響。這是因為，藏在頭顱內的中耳離負責嘴巴開合的下頜骨比較貼近的緣故，不過，這已經是中耳里的聽骨花了億萬年工夫“逃離”下頜骨所能達到的效果。如果負責聽力的骨塊直接與下頜骨相連，那種狀況也許是今天的動物們難以想象的。
那么，中耳什么時候“逃離”下頜骨的？在我國遼寧凌源敞子溝下白堊統九佛堂組的地層里，一只身長只有15厘米、體重約50克的小獸揭示，早在1.6億年前，它的異獸類同族就完成了這步進化。
這只小獸目前被它的發現者中國科學院古脊椎動物與古人類研究所助理研究員王海冰、研究員王元青以及美國自然歷史博物館教授孟津命名為“蓋氏熱河俊獸”。
在我國遼河以西地區，地下埋藏著一個完整的白堊紀世界。可能在億年之前所發生的極端災害事件，使得大量動植物在瞬間被埋藏至地下。因此，大量原本難以保存的組織和骨骼結構，在這里得以重見天日，比如恐龍蛋、胚胎化石，以及皮膚、羽毛的化石印記等等。
這只熱河俊獸的化石就保存下了完好的中耳結構。“我們發現，它的下頜骨很特別，好像抽屜一樣，靠前后向活動來咀嚼食物。”研究人員介紹，一般動物的下頜與頭骨之間的關節都采用鉸鏈式，好像門窗一樣開合，“而抽屜式的活動范圍特別大，原先通過軟骨組織與下頜骨相連的中耳就會受到特別多的牽扯，因此也比同時代動物早一步完成了‘逃離’下頜骨的進化過程”。科學家發現，原本與下頜骨連接的一塊獨立骨骼——上隅骨，在這只俊獸身上，已與聽骨中的錘骨體在融合。
為了吃得更酣暢淋漓，使得聽力器官分離獨立，進化的“無形之手”真令人嘆絕！但令人感嘆的是，熱河俊獸所屬的多瘤齒獸類在進化過程中，躲過了白堊紀末期的生物大絕滅事件，卻在始新世晚期敗給了生態中的競爭對手——擁有胎盤的嚙齒類動物，慘遭大自然淘汰。
《自然》雜志審稿人認為，這一發現為早期哺乳動物中耳演化提供重要線索，論文中提出的假說很好地闡釋了哺乳動物中耳的演化歷史。
相關報道：吃讓哺乳動物聽覺更好？中國科學家：獨特進食方式促中耳演化
（神秘的地球uux.cn報道）據澎拜新聞：中國科學家提出，“吃”促進了中耳的演化，讓哺乳動物有了更好的聽覺。
異獸類是生活在恐龍時代的小型哺乳類，它們率先演化出了類似現代哺乳動物的中耳。而更早期的哺乳動物或其祖先，耳區骨骼仍與下頜連在一起。
提供了更好聽覺的中耳是怎么演化出來的？
像要從巖板上掙脫下來的這個化石，給了中國科學家靈感，他們提出了遠古時代哺乳動物演化出中耳的新模式和證據：獨特的關節結構，以及進食時下頜前后向的大幅度運動，促使了中耳骨骼從其下頜脫落，演化成典型哺乳動物中耳。相關論文11月28日在線發表在國際學術期刊《自然》（Nature）上。
在論文中，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王海冰、王元青，美國自然歷史博物館孟津報道了早白堊世多瘤齒獸類的新屬種——蓋氏熱河俊獸。
化石發現于凌源敞子溝下白堊統九佛堂組。這是首次報道的產自九佛堂組的多瘤齒獸類化石。該化石與一個北票鱘化石保存在同一個巖板上。
在脊椎動物演化歷史中，哺乳動物中耳演化通常被認為是生物重演律的經典案例，從下頜中耳、過渡型中耳，演化到典型的哺乳動物中耳，相關研究一直是早期哺乳動物演化研究的熱點之一，但不同中耳演化階段在各哺乳動物支系中發生的時間和機制一直是研究的難點。
最新發現的蓋氏熱河俊獸的化石中保存了完整的中耳結構，為研究早期哺乳動物耳區演化提供了直接證據，對探討哺乳動物的齒骨后骨從下頜中耳到典型哺乳動物中耳這一演化事件補充了極具分量的拼圖。
該研究的另一個重要突破在于研究人員基于形態學和系統發育分析結果，提出了早期哺乳動物中耳演化的一個新模式。
根據前述最新發現的化石，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的科研人員提出，很可能是因為異獸類獨特的齒骨-鱗骨頜關節及其取食方式，對中耳脫離下頜提供了更顯著的選擇壓力，因此加速了中耳的演化，致使異獸早于其他所有哺乳動物類群，演化出典型哺乳動物中耳。
相關報道：中科院團隊研究提出一種哺乳動物中耳演化新模式
（神秘的地球uux.cn報道）據中新網北京11月28日電（孫自法）：中耳對哺乳動物聽力至關重要，哺乳動物如何從下頜中耳演化到典型哺乳動物中耳的相關研究，是早期哺乳動物演化研究的熱點之一。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)研究團隊最新通過對距今約1.2億年的早白堊世多瘤齒獸類新屬種——蓋氏熱河俊獸化石的深入研究，提出一種新的哺乳動物動物中耳演化模式：該類哺乳動物獨特的頜關節及其取食方式，對中耳脫離下頜提供了比其他類群更為顯著的選擇壓力，因此加速了中耳的演化，通俗而言可謂“吃促進了聽力”。
中科院古脊椎所王海冰、王元青和美國自然歷史博物館孟津共同完成的這項有關早期哺乳動物中耳演化的重要研究成果，北京時間28日凌晨獲國際權威學術期刊《自然》在線發表。
成果論文第一作者王海冰助理研究員介紹說，在脊椎動物演化歷史中，哺乳動物中耳經歷下頜中耳、過渡型中耳、典型哺乳動物中耳3個演化階段，不同中耳演化階段在各哺乳動物支系中發生的時間和機制一直是研究的難點。關于下頜中耳到典型哺乳動物中耳的演化機制，“腦顱膨脹”和“負向異速生長”是兩種比較常見的假說。不過，隨著化石研究和現生動物胚胎發育學的進展，這兩種假說獲得的支持在不斷減弱。
中科院研究團隊經過長時間室內精心修理、數據處理和對比研究，確定發現于遼寧凌源的蓋氏熱河俊獸化石代表了異獸類(多瘤齒獸類+賊獸類)中多瘤齒獸類始俊獸科的新物種，其正型標本保存有完整的中耳結構，為研究早期哺乳動物耳區演化提供了直接證據。
王海冰稱，基于蓋氏熱河俊獸化石開展的形態學和系統發育分析研究結果，研究團隊對哺乳動物中耳演化在異獸類的演化機制提出新的假說——在中生代哺乳動物中，異獸類至少在中/晚侏羅世(約1.6億年前)就已經演化出典型哺乳動物中耳，而同一時期甚至更晚的早白堊世，其他已知的所有哺乳動物類群都還保留了過渡型中耳。
他指出，異獸類的齒骨-鱗骨頜關節方式獨特，關節較為開放，能夠支持下頜大幅度前后向活動，其演化機制很可能是因為異獸類獨特的頜關節及其取食方式對中耳脫離下頜提供了比其他類群更為顯著的選擇壓力，中耳演化由此加速，這也可以說是“吃促進了聽力”，使異獸類在至少1.6億年前就早于其他所有哺乳動物類群演化出典型哺乳動物中耳。