李氏捕食者模型计算机断层扫描-毛方圆重建图片
记者卢成宽
这是一个哺乳动物进化出灵敏听觉和高效咀嚼的故事。
最近，杂志《科学》在线发表了一项关于1.24亿年前李氏食肉哺乳动物听觉和咀嚼器官进化的研究结果。中国科学院脊椎动物古生物学和古人类学研究所等单位的研究人员发现，一度整合的听觉和咀嚼器官逐渐分离，以适应自然选择，提高听觉和咀嚼效率。新发现的李尔辛放牧动物化石完美地展示了基础哺乳动物两个模块进化和分离节点的表型特征。分离的听觉和咀嚼器官使哺乳动物的听觉更加灵敏，咀嚼更加有效。
大量研究表明听觉骨和后牙骨是同源的。
模块化进化是一个结合进化生物学和发育生物学的概念。生物体可以分解成不同层次的小形态、发育或功能单位。它们在发育和基因调控上相对独立，在进化上可以有不同的突变率，可以独立接受自然选择的影响，而不影响其他模块的形态功能。例如，脊椎动物前肢是同源模块进化的一个例子，同源模块可以进化成翅膀、鳍或人手，但不影响其他部分，如后肢的形状和功能。
哺乳动物的下颌骨和听觉骨是模块化进化的一个特殊例子。其独特性在于进化既具有同源模块的多样性，又具有功能特异性，逐渐从形态和功能完整的复杂结构演变为形态和功能完全独立的两个器官模块。
事实上，大量形态解剖学、发育生物学和遗传学的研究表明，哺乳动物的听觉骨和爬行动物的后牙槽骨有同源关系。最近的研究进一步表明，在不同群体的早期发育过程中，这些骨骼由相同的遗传机制调节。这些机制甚至可以追溯到鱼类下颚的发育。
中耳进化过渡模型的证据
研究人员基于早白垩世热河生物群(鲁家屯组)的6个三维保存标本，利用显微断层扫描(CT)和三维重建等方法，建立了一种新的线虫物种——李尔森捕食者(Leersian Predator)。选择这个名字是为了纪念这篇文章的作者之一，研究员李传魁，他是中国早期哺乳动物研究的创始人之一，于今年10月去世论文的第一作者，中国科学院脊椎动物古生物学和古人类学研究所毛方圆博士说。
研究表明，在咬和咀嚼的过程中，李氏掠食者的下颌除了张开和闭合运动之外，还有横向运动和沿长轴的旋转。下颌咀嚼过程中的这种多向运动过程可能是导致哺乳动物听骨与齿骨和麦卡蒂骨分离的选择压力之一。
在过去20年中在中国辽西发现的中生代哺乳动物中，爬行动物骨化的麦卡氏体和辽尖齿的听骨提供了典型哺乳动物从下中耳向中耳进化过渡模式的证据。
然而，在过渡中耳，虽然听觉骨与牙槽骨分离，但它仍然与骨化的Mccartilages紧密扭曲，Mccartilages与牙槽骨相连。因此，听觉和咀嚼的功能不是完全分开的，它们也相互影响。
First Show Key Node of Separation of听觉和咀嚼模块
然而，李氏捕食者(Lee's Predator)的许多标本第一次显示了一个关键特征，即听觉骨和麦卡蒂拉格之间没有骨连接，这意味着听觉和咀嚼器官完全分离，代表了哺乳动物进化中听觉和咀嚼模块分离的关键节点毛方圆说，这一发现弥合了过渡中耳和典型哺乳动物中耳进化过程中表型特征的差距，从系统发育和特征进化的角度来看，代表了基础哺乳动物进化的更进步阶段。
毛方圆说，大约有6500种活着的哺乳动物，其中只有5种是产卵的单孔动物，如分布在澳大利亚的鸭嘴兽。其他哺乳动物是哺乳动物，包括379种有袋动物，如澳大利亚袋鼠，和6111种胎盘哺乳动物，包括美国人。因此，哺乳动物的多样性基本上是指哺乳动物。哺乳动物在当今地球生态系统中的成功离不开它们祖先的各种进化实验。听觉和咀嚼模块的分离应该是基础哺乳动物成功进化的一个例子。
