哺乳動物的進化

現(xiàn)代哺乳動物的中耳有三個小骨頭纷闺,有助于聽覺算凿。奇怪的是,這些骨頭是從下頜骨的殘留物中演化而來的犁功,它們?nèi)绾芜w移形成耳朵使生物學(xué)家著迷了200年氓轰。如今,哺乳動物的中耳和下頜與其他脊椎動物截然不同浸卦。除了中耳的三塊骨頭(稱為錘骨署鸡,砧骨和骨)外,哺乳動物的耳朵還具有鼓膜外骨骼限嫌,從該骨骼垂懸著聽力所需的鼓膜(也稱為耳膜)靴庆。但是它們只有一根下頜骨(齒骨)。相比之下怒医,其他脊椎動物的中耳(the骨)只有一根骨頭撒穷,而下頜骨超過八根。

一旦確定了下頜骨和中耳骨骼之間相對位置和結(jié)構(gòu)(同源性)的基本相似性裆熙,科學(xué)家就如何發(fā)生這種重大轉(zhuǎn)變的問題感到困惑。獲得洞察力的一種方法是通過化石證據(jù)禽笑,該證據(jù)提供了唯一可以直接捕獲關(guān)鍵時刻的重要證據(jù)入录。早期化石哺乳動物及其近親(稱為哺乳動物)的發(fā)現(xiàn)最初表明,隨著下頜骨形成中耳逐漸過渡佳镜。這種過渡與我們進化樹的主要群體保持一致僚稿。在此原始化石證據(jù)的基礎(chǔ)上,生物學(xué)家創(chuàng)造了術(shù)語過渡性哺乳動物中耳(描述了下頜骨部分脫離)和確定性哺乳動物中耳(描述了下頜骨完全脫離)蟀伸。

然而蚀同,隨后的化石發(fā)現(xiàn)使這幅逐漸過渡的圖片變得模糊了。最近發(fā)現(xiàn)的化石表明啊掏,看似復(fù)雜的進化導(dǎo)致中耳脫離蠢络,在哺乳動物中至少獨立發(fā)生了3次7。遺傳證據(jù)有助于解釋中耳的這些多種成因迟蜜,以及什么看起來像一個復(fù)雜的形態(tài)(形狀)的過渡是通過相對簡單的遺傳機制解釋的刹孔。

鑒于當(dāng)前的化石和發(fā)展證據(jù),很明顯娜睛,已建立的術(shù)語已過時髓霞。權(quán)威的哺乳動物中耳既不是哺乳動物的特征卦睹,也不是在所有哺乳動物中都存在。來自200多年生物學(xué)各個領(lǐng)域研究的證據(jù)導(dǎo)致術(shù)語和解釋矛盾且不一致方库。因此结序,迫切需要修訂用于哺乳動物中耳進化研究的分類系統(tǒng)。

Wang等∽萘剩現(xiàn)在徐鹤,以對化石和發(fā)展證據(jù)的詳細評估的形式提供了確切的信息。他們的文章結(jié)合了對新化石的描述酪穿,對先前報道的化石中耳的重新評估以及對各種現(xiàn)代哺乳動物中耳發(fā)展的討論凳干。在對化石和發(fā)育數(shù)據(jù)進行這種急需的全面比較的基礎(chǔ)上,Wang及其同事建立了一種更具凝聚力的術(shù)語系統(tǒng)被济,該系統(tǒng)錨定救赐。

Wang及其同事的工作的核心是在中國新發(fā)現(xiàn)的中侏羅紀(jì)(1.6億年前)的化石標(biāo)本。乍一看只磷,化石本身并不壯觀经磅。的確,該物種在2017年被描述為10種钮追。但是预厌,至關(guān)重要的是,這個新標(biāo)本的中耳比以前發(fā)現(xiàn)的化石及其提供的見解的保存性要好得多元媚,盡管它僅基于中間的一些微小骨骼耳朵轧叽,有廣泛的含義。

化石刊棕,Vilevolodon diplomylos炭晒,屬于一個稱為Haramiyida,或Euharamiyida基甥角,其分類一直是爭論的來源网严,被或是被放置于或哺乳綱(哺乳動物)的外側(cè)10 - 12。Vilevolodon最初被描述為具有連接到下顎10的中耳嗤无。這種解釋在先前的一些研究中將該物種置于哺乳動物以外震束。新的化石表明,Vilevolodon實際上有一個中耳当犯,所有元素都與下頜分離垢村。Wang和他的同事們的工作因此將haramiyidans牢固地置于進化樹的哺乳動物中,并因此支持至少在2.15億年前(三疊紀(jì)晚期)的哺乳動物的古老起源嚎卫。這比Vilevolodon 10最初研究中的系統(tǒng)發(fā)育分析所建議的哺乳動物起源時間早了約3000萬年肝断。

另外,作為對中耳形態(tài)的廣泛評估的一部分,Wang等人胸懈。研究人員認為担扑,被廣泛認為是單端類特化的形態(tài)(諸如鴨嘴獸等產(chǎn)卵的哺乳動物)實際上比以前認為的更為廣泛。Monotremes在槌骨和砧骨之間有一個平坦的趣钱,重疊的關(guān)節(jié)(接觸較廣)涌献,而在therianian組中的成年哺乳動物包括胎盤(包括人類)和有袋動物,具有鞍形的關(guān)節(jié)首有,槌骨后面的in骨燕垃。Wang和同事指出,在所有主要的早期哺乳動物進化枝以及有袋動物和胎盤的早期發(fā)育階段井联,似乎都存在重疊的單調(diào)重疊聯(lián)合排列卜壕。

作者推測,這種關(guān)節(jié)形狀可能平衡了耳朵進化過程中增加聽覺和承重功能的需求烙常。目前尚不清楚不同哺乳動物群體中重疊的形態(tài)是否是引起哺乳動物的祖先動物的共同創(chuàng)新轴捎,還是隨著中耳脫離頜骨而在不同群體中獨立進化(通過趨同進化)。

盡管他們的研究為理解Haramiyida做出了重大貢獻蚕脏,但Wang及其同事的研究仍無法解決有關(guān)該小組的位置和組成的爭論侦副。化石發(fā)現(xiàn)的驚人增長驼鞭,特別是來自中國的新標(biāo)本秦驯,在過去的10到12年中推動了哺乳動物生命樹的例行修改。最后挣棕,Wang及其同事的研究的持久影響可能在于他們對中耳化石和發(fā)育形態(tài)的詳細評估译隘,以及建立與當(dāng)前證據(jù)一致的新術(shù)語。他們的工作為將來的研究提供了基礎(chǔ)參考洛心,為評估中耳和新的化石發(fā)現(xiàn)的演化提供了框架固耘。

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