來源：中國科學報

作者：崔雪芹

內蒙古自然博物館和雲南大學等機構研究人員，基於哺乳動物中耳聽小骨連接關係的新發現，提出疊覆型砧骨—錘骨關節是中耳聽小骨與下頜脫離的關鍵一步，解決了下頜運動機制的難題。

1月28日，相關論文在線發表於《自然》。《自然》評論該成果是“哺乳動物演化的經典童話”。

“哺乳動物中耳的演化蘊含了複雜的細節過程，是已有結構（砧骨、錘骨）擴展適應和再作用的最佳範例。”

論文通訊作者之一、雲南大學教授畢順東告訴《中國科學報》，“該研究有助於理解哺乳動物獨特聽覺器官的演化過程。”

翔齒獸復原圖 畢順東供圖

此次的研究標本來自河北省青龍縣中晚侏羅世的燕遼生物羣（距今約1.6億年），屬於雙鉢翔齒獸，是賊獸的一種。

“標本的兩側原位保存了完整的聽小骨和關節結構， 其中砧骨僅長約1毫米，非常罕見。”

論文第一作者、內蒙古自然博物館館長王軍有說。

中耳包含的3塊聽小骨——鐙骨、砧骨和錘骨，是包括人類在內的現生哺乳動物骨骼系統中最小的骨頭，形成了從鼓膜到內耳之間傳遞聲波和增強聲波頻率的聽覺鏈。

與之相比，爬行動物的中耳只有1塊鐙骨，而它們下頜中的關節骨和頭骨中的方骨形成的頜關節，具有咀嚼和聽覺的雙重功能。

爬行動物演化爲哺乳動物過程中，方骨和關節骨逐漸演變成了砧骨和錘骨，形成了哺乳動物現在“三骨鼎立”的聽覺結構。

但是，爬行動物的方骨和關節骨如何與下頜發生分離演化成聽小骨，在過去200年裏一直被認爲是生物演化研究的難題。

傳統中耳演化模型認爲哺乳動物祖先的下頜通過麥氏軟骨和關節骨與頭骨相連，哺乳動物演化過程中腦顱的增大導致中耳位置後移，最終脫離下頜。

近期一些研究則提出了運動功能驅動學說，認爲多瘤齒獸咀嚼時下頜向後運動行爲纔是導致中耳逐漸與下頜脫離、最終進入頭骨的主要原因。

畢順東等人研究發現，賊獸類的聽小骨明顯已與下頜分離，沒有麥氏軟骨相連，屬於典型的哺乳動物中耳。

其砧骨、錘骨與現生鴨嘴獸類一樣，爲上下疊覆關係。

正是這種疊覆型的連接方式，允許砧骨、錘骨之間發生微小運動，從而爲下頜相對於頭骨的運動提供了空間，才最終促成了聽小骨與下頜的完全分離。

研究人員表示，這種聽小骨上下疊覆的連接方式，首先出現於中生代哺乳動物各個支系的早期成員，在現生鴨嘴獸（單孔類）、有胎盤類和有袋類的個體發育早期階段也可見，是聽小骨從咀嚼和聽覺雙重功能過渡到單一聽覺功能的關鍵一環。

而且，這種疊覆型連接，在白堊紀的真三尖齒獸、多瘤齒獸和對齒獸類羣中更進一步，砧骨相對於錘骨位置後移形成部分疊覆。

之後的漫長歲月裏，這兩塊聽小骨與下頜完全分離，並不斷縮小進入中耳且專職聽力，強大的聽力也爲哺乳動物躲避天敵提供了預警保護。

由此可見，是自然選擇，而不是下頜咀嚼功能決定了中耳的演化。