1.6億年前，魚龍化石解開了哺乳動物聽覺進化之謎
哺乳動物聽骨的聽覺結構是如何形成的？1月28日，《自然在線》發表了一篇關于哺乳動物聽力和中耳進化機制的研究。云南大學等單位的研究人員根據哺乳動物中耳聽骨連接的新發現，提出砧錘關節重疊是中耳聽骨與下頜骨分離的關鍵步驟，它解決了哺乳動物中耳和聽力進化研究中長期存在的問題。
哺乳動物的中耳有三個小骨：鐙骨、砧骨和錘骨。小骨是現存哺乳動物骨骼系統中最小的骨骼，形成一條聽覺鏈，將聲波從鼓膜傳輸到內耳，提高聲波的頻率。與哺乳動物不同的是，爬行動物的中耳只有一個鐙骨，下頜骨的關節骨和顱骨的方骨形成一個下頜關節，連接下頜骨和顱骨，具有咀嚼和聽力的雙重功能。
在爬行動物向哺乳動物進化的過程中，方骨和關節骨逐漸演化為砧骨和錘骨，形成了哺乳動物敏銳的聽覺結構。然而，“近兩百年來，爬行動物的方骨和關節骨是如何從下頜骨分離出來，演化成精細復雜的哺乳動物聽骨，一直被認為是生物進化研究的中心問題。”
根據傳統的中耳進化模型，哺乳動物祖先的下頜骨通過Macintosh軟骨和關節骨與顱骨相連。在哺乳動物的進化過程中，大腦的擴大導致中耳向后移動，最后與下頜骨分離。近年來，一些研究提出了“運動功能驅動理論”，認為咀嚼過程中下頜骨的向后運動是中耳與下頜骨逐漸分離并最終進入顱骨的主要原因。然而，通過麥克萊雅軟骨和關節骨與顱骨相連的下頜骨不能向后移動，鴨嘴獸等哺乳動物基底支的下頜骨在咀嚼過程中也不會向后移動，這與運動功能驅動理論相悖。
本文研究的標本來自距今約1.6億年前的河北省青龍縣中、晚侏羅世燕遼生物群。它們屬于雙柏翔齒類動物，有滑翔翼膜，是賊。完整的聽骨和關節結構很少在標本兩側原位保存，其中砧骨只有約1mm長。
通過對食人魚小骨的精細形態和關節結構的研究，發現食人魚的小骨與下頜骨明顯分離，與macleaya軟骨不相連，屬于典型的哺乳動物中耳。砧骨和錘骨這兩個小骨與鴨嘴獸的小骨相似。正是這種重疊的連接方式，使得砧骨和錘骨之間能夠進行微小的運動，從而為下頜骨相對于顱骨的運動提供空間，最終促進聽骨和下頜骨的完全分離。
“我們發現了砧錘重疊理論，解決了下頜運動機制的問題。”畢順東說，這將使我們更好地了解哺乳動物獨特聽覺器官的進化。哺乳動物中耳的進化包含著復雜的細節，是砧骨和錘骨擴張、適應和再作用的最好例子。
