我国发现中耳保存完好的真贼兽滑翔哺乳动物

2017年11月15日08:19  来源:光明日报
 
原标题:我国发现中耳保存完好的真贼兽滑翔哺乳动物

复原图。资料图片

阿霍氏树贼兽化石标本。

阿霍氏树贼兽化石标本。

渤海大学、海南热带海洋学院韩刚教授介绍阿霍氏树贼兽化石研究情况。光明日报记者 刘勇摄/光明图片

两只生活在晚侏罗纪早期,距今大约1.64亿年到1.59亿年的真贼兽滑翔哺乳动物将改变人们对哺乳动物中耳的演化认识——由于保存得非常完好,发现它们具有五块听小骨的中耳结构,成为目前哺乳动物中的最早记录,也成为中生代哺乳动物最完整的记录。人类有三块听小骨,是身体里最小的骨骼,而通过对这两个标本的研究,我国科学家发现它们的中耳听小骨与现在已知的哺乳动物中耳类型差别很大,说明哺乳类动物听小骨独立进化了多次。

14日中午,记者在渤海大学召开的新闻发布会上获悉,由渤海大学、海南热带海洋学院韩刚教授带领课题组完成的论文“具有五块听小骨的侏罗纪真贼兽滑翔哺乳动物”,由《自然》杂志在14日零点网上发出。此研究成果将拓展哺乳动物中耳演化研究新领域。

难觅踪迹的神秘夜行哺乳动物

贼兽是一个绝灭哺乳动物类群,生活在晚三叠纪到晚侏罗纪。虽然在北方大陆都有化石记录,但它却是哺乳动物当中的一个神秘分子。贼兽是哺乳动物最早的类群,早在1847年,它的化石标本就在欧洲发现。从那以后,尽管有不断的报道,但几乎所有的标本都只有单个的牙齿。直到1997年,在格陵兰的晚三叠纪地层中,才发现了保存比较好的齿列、下颌和一些肢骨标本。由于贼兽的牙齿形态非常特别,尽管大多数人认为它们是哺乳动物,但它们比较确定的分类地位一直都不清楚。2013年,燕辽生物群的树贼兽报道在《自然》杂志发表,才揭开燕辽生物群中贼兽这个绝灭哺乳动物类群的重要形态学特征。它们适应树栖、具有滑翔行动能力骨骼形态和皮翼,也让人们见识到在侏罗纪就开始的哺乳动物的演化。

此次研究的标本阿霍氏树贼兽,以哺乳动物中耳研究著名学者阿林和霍普森的姓命名,是贼兽的一个新种。韩刚告诉记者,这个新种的模式标本产于河北省青龙县干沟镇南石门村地点,时代是晚侏罗纪早期,属于燕辽生物群。标本展示了这类哺乳动物中耳的形态结构,并保存了迄今为止最好的皮翼和毛发印痕。虽然保存的化石标本,不是这个动物滑翔中皮翼完全展开的状态,但也非常清楚地展现了皮翼展开的基本形态。它们前后肢各段骨头都有伸长的趋势,肢体的骨骼纤细,前后肢之间的主翼膜、颈部和前肢以及尾部和后肢间的翼、皮翼上有规律排列的毛发,与现生的有袋类、啮齿动物中的滑翔物种非常接近。这些皮翼和毛发,受到复杂肌肉的控制,让空中滑翔和树上活动轻松自由。

五块微小听小骨留下进化之谜

人类所有骨骼中,形成最早的是三块听小骨,它们在人类骨骼中最小。此次发现阿霍氏树贼兽标本所保存的中耳结构异常珍贵,标本的中耳一共有五块骨头,而这些微小的骨骼,基本上保存在它们原始的位置。

“目前,这样的完好保存可能绝无仅有”,韩刚说,研究从2014年年初开始,当时研究皮翼比较好的第一块标本,但很遗憾头骨破坏,虽经过修理也无法复原。经过一年多不停地寻找,终于在2015年10月发现了第二块保存完整的标本。韩刚和中科院古脊椎动物与古人类研究所毛方圆博士、毕顺东博士、王原青博士,美国自然历史博物馆孟津教授组成的课题组深入研究发现,标本中耳的结构不仅是哺乳动物中最早的记录,也是中生代哺乳动物中最为完整的记录。

哺乳动物的中耳由镫骨、砧骨和锤骨构成,相比爬行动物只有一块骨头的中耳更加复杂。因此,哺乳动物中耳的演化,一直是脊椎动物演化中的一个经典课题。1837年开始,人们就认识到这些哺乳动物听小骨,由爬行动物与颌关节有关的几块骨头演化而来。研究发现,在阿霍氏树贼兽的中耳中,除了在爬行动物头骨中可找到同源的上镫骨、砧骨、锤骨和外鼓骨外,还多了一块骨头,被鉴定为上隅骨。“目前,没有研究能够回答,似哺乳爬行动物下颌中的上隅骨的归宿。”韩刚说。

将改变哺乳类中耳演化认识

“上隅骨的存在,说明在哺乳动物耳区的演化过程中,上隅骨曾经在贼兽这一个类群中进入到耳区,成为听觉器官的一部分”,韩刚说,在别的哺乳动物中,尤其在早期类群中,上隅骨也可能存在于它们的中耳,但在后来的演化过程中,则和别的骨头愈合甚至丢失。这个新的发现,对古生物学家有启发性的意义,在探索哺乳动物中耳演化的过程中,将积极推动上隅骨的归宿研究。

此外,它也会对发育生物学家提供信息。韩刚告诉记者,阿霍氏树贼兽中耳的镫骨、砧骨、锤骨和外鼓骨,和现在已知的哺乳动物中耳中的相应骨头在形态上都有很大的差别,代表了一个全新的哺乳动物中耳类型,这个类型的产生,可能和贼兽特殊的下颌关节的形成与牙齿的咀嚼运动模式有关。阿霍氏树贼兽中耳的发现,将会改变人们现有对哺乳动物中耳演化的认识。阿霍氏树贼兽听小骨和现生哺乳动物兽类,单孔类的中耳,从系统发育的角度看,应该是各自独立演化获得的,说明中耳听小骨这样精细而且具有重要感知能力的结构,在哺乳动物中独立演化了多次。(记者 刘勇 毕玉才)

 

(责编:赵怡、李忠双)

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