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早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据

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热度40票 浏览18次 时间:2022年5月01日 11:32
早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据

传夔兽生态复原图 (陈瑜 绘)

早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据

传夔兽正型标本(IVPP V23387)

早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据

传夔兽右侧下颌,黄色为骨化麦氏软骨,蓝色为舌骨

早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据

传夔兽内耳骨迷路

(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:近期,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王海冰、王元青与北京大学口腔医院及美国同行合作在《Philosophical Transactions of the Royal Society B》杂志发表了早期真兽类演化的研究成果,首次报道了早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态,为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据。 

麦氏软骨在脊椎动物发育过程中普遍存在,尽管在不同类群中其形态和功能有所差别,但麦氏软骨在成年个体中的骨化现象迄今仅在化石哺乳动物中发现。胚胎发育和化石证据表明,麦氏软骨在哺乳动物演化过程中扮演了重要的角色:在中耳听小骨与下颌骨分离演化过程中,麦氏软骨起着支撑和稳定听小骨的作用,直至中耳完全脱离下颌、稳定在头骨基部。麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的连接关系是定义哺乳动物中耳演化阶段的核心要素,也是反映早期哺乳动物不同演化阶段的重要信息。目前,古生物学家已在热河生物中发现的部分原始哺乳动物(如真三尖齿兽类、张和兽类)中发现了骨化麦氏软骨,其与中耳听小骨紧密连接,说明它们的中耳处于过渡型中耳的演化阶段。然而,麦氏软骨作为哺乳动物早期演化中最为重要的结构之一,我们对其演化过程了解仍然有限,诸如麦氏软骨骨化现象是否在更多哺乳动物类群中出现,麦氏软骨退化过程中与中耳骨骼的接触关系等问题还缺乏明确的认知。 

中国科学院古脊椎动物与古人类王元青研究员团队报道的新标本发现于辽宁凌源四合当下白垩统九佛堂组(距今约1.2亿年)。经过长时间室内精心修理、高精度CT扫描及对比研究,研究人员认为该化石代表了早期真兽类新物种,将其命名为九佛堂传夔兽(Cokotherium jiufotangensis),属名献给中科院古脊椎动物与古人类研究所李传夔教授,以纪念他对早期哺乳动物演化研究的贡献。 

传夔兽中保存的骨化麦氏软骨纤细、短小,很可能与中耳听小骨(及外鼓骨)失去实质性的连接,这一发现证实部分早期真兽类的成年个体中仍然保留了较为退化的骨化麦氏软骨。这是首次在真兽类中发现并确认了骨化麦氏软骨的存在,填补了骨化麦氏软骨在早期兽类演化中的空白。同时,传夔兽中保存的骨化麦氏软骨的形态与大致同时代的真三尖齿兽类、对齿兽类差别明显。真三尖齿兽类(如爬兽、燕尖齿兽和辽尖齿兽等)及对齿兽类(如张和兽、毛兽、源掠兽)中发现的骨化麦氏软骨,其形态整体纤长,前端变细逐渐嵌入麦氏软骨沟,后端粗壮并与中耳听小骨及外鼓骨连接紧密,代表了哺乳动物中耳演化的过渡阶段。与此同时,新的化石证据是中生代哺乳动物中已知最为退化的骨化麦氏软骨,表明传夔兽的中耳很可能完全脱离下颌,代表了哺乳动物中耳脱离下颌的关键节点,反映了哺乳动物的骨化麦氏软骨经历了逐渐退化的过程;传夔兽中保存的骨化麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的接触关系对完善哺乳动物中耳各个演化阶段的定义提供了更为精确的参考标准。 

基于标本的高精度CT扫描,研究者首次重建了早白垩世真兽类的内耳骨迷路形态。传夔兽的内耳保存相对完整,其形态同时具有原始和进步的特征,填补了基干兽类与晚白垩世真兽类内耳演化的空白。其中传夔兽的蜗管卷曲程度接近360°,超过同时代其他类群的哺乳动物,而与大部分晚白垩世真兽类接近。 

本研究得到了中科院战略先导科技专项(B类),国家自然科学基金,以及中国科学院青年创新促进会,以及现代古生物学和地层学国家重点实验室的支持。 (原标题:热河生物群真兽类化石首次发现骨化麦氏软骨)


相关报道:这件1.2亿年前真兽类新物种化石 揭秘哺乳动物听觉器官关键演化

(化石网报道)据中新网北京5月1日电(记者 孙自法):包括人类在内的哺乳动物听觉器官早期演化研究,一直备受古生物学界关注。这当中,在哺乳动物演化过程中扮演重要角色的麦氏软骨,仍有诸多未解之谜,期待更多化石发现研究予以破解。

发现1.2亿年的早期真兽类新物种化石

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)王元青团队联合北京大学口腔医院与美国同行,最新在中国辽宁热河生物群的化石研究中发现距今约1.2亿年的早期真兽类新物种,命名为“九佛堂传夔兽”。

这次最重要的研究成果,是发现传夔兽中保存的骨化麦氏软骨,其纤细、短小,很可能与中耳听小骨等失去实质性的连接。这是首次在真兽类中发现并确认骨化麦氏软骨的存在,填补了骨化麦氏软骨在早期兽类演化中的空白,也证实部分早期真兽类的成年个体中仍然保留了较为退化的骨化麦氏软骨。

这项早期真兽类演化重要化石发现及研究成果论文,近期已在国际专业学术期刊《英国皇家学会哲学学报B》发表,首次报道了早期真兽类中的骨化麦氏软骨和内耳形态,为哺乳动物听觉器官的演化提供重要证据。

论文第一作者和通讯作者、中科院古脊椎所王海冰副研究员近日在北京接受中新社记者专访介绍说,真兽类是哺乳动物的一个分支,它包含了人类等现生所有有胎盘类哺乳动物及与它们亲缘关系最近的化石类群。传夔兽的命名则是献给中科院古脊椎所古生物学家李传夔,以纪念他对早期哺乳动物演化研究的贡献。

传夔兽听觉演化在同时代哺乳动物中听力最强

研究团队经过对化石标本的长时间精心修理、高精度计算机断层扫描(CT)及对比研究发现,传夔兽中保存的骨化麦氏软骨的形态与大致同时代的真三尖齿兽类、对齿兽类差别明显,是中生代哺乳动物中已知最为退化的骨化麦氏软骨。

王海冰指出,这表明传夔兽的中耳很可能完全脱离下颌,代表了哺乳动物中耳脱离下颌的关键节点,反映出哺乳动物的麦氏软骨经历逐渐退化的过程。同时,传夔兽中保存的骨化麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的接触关系,也为完善哺乳动物中耳各个演化阶段的定义提供更为精确的参考标准。

他表示,研究团队还通过传夔兽化石高精度扫描分析,首次重建出早白垩世真兽类的内耳形态。传夔兽的内耳保存相对完整,其形态同时具有原始和进步的特征,填补了基干兽类与晚白垩世真兽类内耳演化的空白。其中,传夔兽的蜗管卷曲程度接近360度,超过同时代其他类群的哺乳动物,而与大部分晚白垩世真兽类接近,这也意味着传夔兽听觉演化上已在同时代哺乳动物中听力最强,从而更好地进行捕食、避险。

传夔兽是哺乳动物中耳脱离下颌演化关键节点

关于麦氏软骨,王海冰科普称,麦氏软骨在脊椎动物发育过程中普遍存在,尽管在不同类群中其形态和功能有所差别,但麦氏软骨在成年个体中的骨化现象迄今仅在化石哺乳动物中发现。

胚胎发育和化石证据表明,麦氏软骨在哺乳动物演化过程中扮演重要角色:在中耳听小骨与下颌骨分离演化过程中,麦氏软骨起着支撑和稳定听小骨的作用,直至中耳完全脱离下颌、稳定在头骨基部;麦氏软骨与下颌、中耳骨骼的连接关系是定义哺乳动物中耳演化阶段的核心要素,也是反映早期哺乳动物不同演化阶段的重要信息。

目前,古生物学家已在热河生物群部分原始哺乳动物(如真三尖齿兽类、张和兽类)中发现骨化麦氏软骨,其与中耳听小骨紧密连接,说明它们的中耳处于过渡型中耳的演化阶段。此次化石研究表明,哺乳动物演化过程中,1.2亿年前的传夔兽是中耳脱离下颌的关键节点。

王海冰认为,麦氏软骨作为哺乳动物早期演化中最为重要的结构之一,古生物学界目前对其演化过程了解仍然有限,还存在诸如麦氏软骨骨化现象是否在更多哺乳动物类群中出现、麦氏软骨的退化机制等问题。他期待后续有更多相关化石发现,进一步开展深入研究。
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