作者 崔雪琴
湘牙兽的头骨和中耳
湘齿兽恢复地图
1月28日，《自然》杂志刊登了内蒙古自然博物馆与云南大学合作成果。基于哺乳动物中耳与小骨连接的新发现，该研究表明，重叠的骨锤骨关节是中耳听觉骨与下颌分离的关键步骤，并解决了哺乳动物中耳和听力进化研究中长期存在的问题。
"这项研究花了三年时间将个体发育的化石和活体证据结合起来，有助于更好地了解哺乳动物独特听觉器官的进化。哺乳动物中耳的进化包含复杂的详细过程，是现有结构（骨骼，锤骨）膨胀适应和再作用的最好例子。云南大学教授、该论文通讯的作者之一毕顺东告诉《中国科学日报》。
研究发现了骨锤骨覆盖关系的理论，解决了下颌运动机制的问题。研究标本来自河北省青龙县侏罗纪中后期（约1.6亿年前）的燕寮生物群，属于双象齿兽，翅膜滑翔，是一种盗贼兽。
"标本的两面是原位的，包含完整的听骨和关节结构，其中颧骨只有1毫米左右长，这是非常罕见的。该论文的第一作者，内蒙古自然博物馆王军曾表示。
中耳包含三个小的听觉骨 - 胫骨，胫骨和锤骨 - 它们是包括人类在内的现存哺乳动物骨骼系统中最小的骨骼，形成一个听觉链，传输声波并增强从鼓膜到内耳的声波频率。相比之下，爬行动物的中耳只有一个胫骨，而下颌和头骨中的尖牙形成连接下颌和头骨的下颌关节，具有咀嚼和听觉功能。
随着爬行动物进化成哺乳动物，方骨和关节骨进化成桦木和锤骨，形成了哺乳动物现在"三骨强壮"的敏锐听觉结构。但是，爬行动物的方骨和关节骨如何从下颌分离出来并进化成精致而复杂的哺乳动物听觉骨，在过去两百年中一直被认为是生物进化研究的核心问题。
传统的中耳进化模型表明，哺乳动物祖先的下颚通过猕猴软骨和关节骨连接到头骨，哺乳动物进化过程中大脑的扩大导致中耳位置的向后移动，最终脱离下颌。最近的研究提出了"运动功能驱动理论"，认为咀嚼时下颌向后移动的行为是导致中耳逐渐脱离下颌并最终进入颅骨的主要原因。然而，通过猕猴和关节骨连接到头骨的下颚不会向后移动，而鸭嘴兽等基础哺乳动物在咀嚼时不会向后移动，这与理论相矛盾是由运动功能驱动的。
通过对听觉骨的精细形态和关节结构的研究，发现兽的听骨明显与下颌分离，没有连接猕猴软骨，属于典型哺乳动物的中耳。两个听骨，颧骨，锤骨和活的鸭嘴兽，相同，为上下重叠关系。正是这种重叠的连接允许颧骨和锤骨之间的小运动，从而为下颌相对于颅骨的运动提供空间，最终导致听觉骨与下颌完全分离。
这种连接听觉小骨的方式上下，最早出现在早期成员的中观世代哺乳动物的各个分支中，在发育初期的活鸭嘴兽（单孔）、胎盘和袋型个体，是中耳听觉小骨骼从咀嚼和听觉的双重功能到单一听觉功能的关键环节。
这种重叠类型的连接，在白垩纪真正的三尖齿兽中，多牙兽和齿兽在一组内进一步，骨骼相对于锤骨的位置形成部分重叠。在随后的漫长岁月里，两块小骨头与下颚完全分离，它们继续缩进中耳和全日制听觉，成为真正的哺乳动物，听着小骨头听。因此，决定中耳进化的是自然选择，而不是咀嚼下颌。