兩隻侏羅紀「小鼠」 竟能改寫哺乳動物演化結構
來自中國科學院古脊椎動物與古人類研究所等單位的科研人員,透過研究內蒙古寧城道虎溝出土的1.68—1.64億年前的兩個化石標本,建立了蜀獸的一個新屬種——週氏近柱齒獸。同時,他們也研究了哺乳動物牙齒演化,對單孔類(現生動物代表如鴨嘴獸等)的起源提出了新的觀點,改寫了哺乳動物生命樹早期演化的結構。相關研究成果4月3日線上發表於《自然》雜誌。
早期哺乳動物牙、耳如何演化?
伴隨著越來越多古老化石的出土,古生物學家發現,早在2億年前的侏羅紀,最早的哺乳動物就已經出現了。在三疊紀中後期,爬蟲類便開始朝著哺乳動物的方向進化,在這一演化過程中,有兩個最為重要的形態和功能變化,表現在牙齒從簡單到複雜以增加食物的攝取能力,下顎頭骨關節變為中耳聽骨組合以提高聽覺效力。
牙齒特徵是鑑定哺乳動物同源關係,即哺乳動物「認親」的關鍵要素。
1982年,中國科學院院士周明鎮和澳洲維多利亞博物館資深研究員托馬斯·里奇合作,報道了產自四川自貢地區侏羅系一段帶頰齒的下顎標本,建立了董氏蜀獸。
蜀獸具有特殊的下臼齒,跟隨三角座的前端而非後端。這種特殊的假磨楔齒在咬合過程中,上原尖咬在下跟座裡,上下齒尖、齒脊間既有剪切,又有擠壓研磨功能,是哺乳動物特有的高效處理消化食物的方式。
在最近20年中,主導的觀點認為,蜀獸這種具有假磨楔齒的類群,和澳洲磨楔齒類(包括現生單孔類)的關係最近。
然而,有些學者並不認同,他們發現,蜀獸牙齒和澳洲磨楔齒類的差異巨大,從形態、功能和演化上都存在著無法解釋的困難。
同時,學術界對蜀獸與柱齒獸(侏羅紀時期的一種哺乳動物)的同源關係也存爭議。有觀點認為,蜀獸假跟座的牙齒特徵與柱齒獸類相對應,因此將蜀獸歸入到柱齒獸類。
也有觀點認為,蜀獸具有和磨楔齒一樣的三角座,而柱齒獸不存在三角座,因此柱齒獸的假跟座和蜀獸的假跟座是獨立起源的。
科研人員這次借助不同的高精度CT開展了多次掃描,最終將內蒙古寧城道虎溝出土的中侏羅紀的兩塊標本,確認為蜀獸,並對假磨楔齒的概念提出了全新的解釋。
在第一篇論文中,研究人員對內蒙古道虎溝中侏羅紀時期(1.68億年至1.64億年前)的兩個標本進行了研究,建立了一個蜀獸新屬種「週氏近柱齒獸”,並根據牙齒研究的系列證據提出了一種新的解釋:蜀獸的假磨楔齒與南方磨楔齒類無關,而與另一種已滅絕的哺乳動物的臼齒模式同源。該研究對單孔類的起源提出了新的觀點,改寫了哺乳動物生命樹早期演化的結構。
第二篇論文研究了來自雲南祿豐早侏羅紀(2.01億年至1.84億年前)的第二種新發現的、更原始的哺乳動物“楊氏滇尖齒獸”和上述“周氏近柱齒獸」的中耳。
這兩個新屬種的標本,提供了迄今為止中生代哺乳形動物中保存最為完整的下顎中耳結構,補上了從雙顎骨關節到過渡型中耳單顎關節中間缺失的演化證據。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員毛方園表示,研究為哺乳動物中耳演化這個世界難題提供了以中國材料為基礎的完整證據鏈。中耳演化和牙齒演化的成果,將促進早期哺乳動物演化研究翻開新篇章。