哺乳动物的进化

现代哺乳动物的中耳有三个小骨头,有助于听觉。奇怪的是,这些骨头是从下颌骨的残留物中演化而来的,它们如何迁移形成耳朵使生物学家着迷了200年。如今,哺乳动物的中耳和下颌与其他脊椎动物截然不同。除了中耳的三块骨头(称为锤骨,砧骨和骨)外,哺乳动物的耳朵还具有鼓膜外骨骼,从该骨骼垂悬着听力所需的鼓膜(也称为耳膜)。但是它们只有一根下颌骨(齿骨)。相比之下,其他脊椎动物的中耳(the骨)只有一根骨头,而下颌骨超过八根。

一旦确定了下颌骨和中耳骨骼之间相对位置和结构(同源性)的基本相似性,科学家就如何发生这种重大转变的问题感到困惑。获得洞察力的一种方法是通过化石证据,该证据提供了唯一可以直接捕获关键时刻的重要证据。早期化石哺乳动物及其近亲(称为哺乳动物)的发现最初表明,随着下颌骨形成中耳逐渐过渡。这种过渡与我们进化树的主要群体保持一致。在此原始化石证据的基础上,生物学家创造了术语过渡性哺乳动物中耳(描述了下颌骨部分脱离)和确定性哺乳动物中耳(描述了下颌骨完全脱离)。

然而,随后的化石发现使这幅逐渐过渡的图片变得模糊了。最近发现的化石表明,看似复杂的进化导致中耳脱离,在哺乳动物中至少独立发生了3次7。遗传证据有助于解释中耳的这些多种成因,以及什么看起来像一个复杂的形态(形状)的过渡是通过相对简单的遗传机制解释的。

鉴于当前的化石和发展证据,很明显,已建立的术语已过时。权威的哺乳动物中耳既不是哺乳动物的特征,也不是在所有哺乳动物中都存在。来自200多年生物学各个领域研究的证据导致术语和解释矛盾且不一致。因此,迫切需要修订用于哺乳动物中耳进化研究的分类系统。

Wang等。现在,以对化石和发展证据的详细评估的形式提供了确切的信息。他们的文章结合了对新化石的描述,对先前报道的化石中耳的重新评估以及对各种现代哺乳动物中耳发展的讨论。在对化石和发育数据进行这种急需的全面比较的基础上,Wang及其同事建立了一种更具凝聚力的术语系统,该系统锚定。

Wang及其同事的工作的核心是在中国新发现的中侏罗纪(1.6亿年前)的化石标本。乍一看,化石本身并不壮观。的确,该物种在2017年被描述为10种。但是,至关重要的是,这个新标本的中耳比以前发现的化石及其提供的见解的保存性要好得多,尽管它仅基于中间的一些微小骨骼耳朵,有广泛的含义。

化石,Vilevolodon diplomylos,属于一个称为Haramiyida,或Euharamiyida基,其分类一直是争论的来源,被或是被放置于或哺乳纲(哺乳动物)的外侧10 - 12。Vilevolodon最初被描述为具有连接到下颚10的中耳。这种解释在先前的一些研究中将该物种置于哺乳动物以外。新的化石表明,Vilevolodon实际上有一个中耳,所有元素都与下颌分离。Wang和他的同事们的工作因此将haramiyidans牢固地置于进化树的哺乳动物中,并因此支持至少在2.15亿年前(三叠纪晚期)的哺乳动物的古老起源。这比Vilevolodon 10最初研究中的系统发育分析所建议的哺乳动物起源时间早了约3000万年。

另外,作为对中耳形态的广泛评估的一部分,Wang等人。研究人员认为,被广泛认为是单端类特化的形态(诸如鸭嘴兽等产卵的哺乳动物)实际上比以前认为的更为广泛。Monotremes在槌骨和砧骨之间有一个平坦的,重叠的关节(接触较广),而在therianian组中的成年哺乳动物包括胎盘(包括人类)和有袋动物,具有鞍形的关节,槌骨后面的in骨。Wang和同事指出,在所有主要的早期哺乳动物进化枝以及有袋动物和胎盘的早期发育阶段,似乎都存在重叠的单调重叠联合排列。

作者推测,这种关节形状可能平衡了耳朵进化过程中增加听觉和承重功能的需求。目前尚不清楚不同哺乳动物群体中重叠的形态是否是引起哺乳动物的祖先动物的共同创新,还是随着中耳脱离颌骨而在不同群体中独立进化(通过趋同进化)。

尽管他们的研究为理解Haramiyida做出了重大贡献,但Wang及其同事的研究仍无法解决有关该小组的位置和组成的争论。化石发现的惊人增长,特别是来自中国的新标本,在过去的10到12年中推动了哺乳动物生命树的例行修改。最后,Wang及其同事的研究的持久影响可能在于他们对中耳化石和发育形态的详细评估,以及建立与当前证据一致的新术语。他们的工作为将来的研究提供了基础参考,为评估中耳和新的化石发现的演化提供了框架。

转载自nature。

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