新的研究表明，不同的哺乳動物群體由於類似的生態位而獨立進化出了相似的內耳形狀，這凸顯了哺乳動物耳朵進化的適應性。一項新的研究揭示了哺乳動物內耳進化的驚人趨同性，揭示了一群差異很大的哺乳動物（被稱為非貓科）和關係很遠但生態環境非常相似的哺乳動物獨立地進化出了相似的內耳形狀。

海牛是非裔哺乳動物，是嚴格意義上的水生動物。 它們與唯一一類嚴格意義上的水生哺乳動物–鯨魚和海豚–只有很遠的親緣關係。 海牛和鯨魚（包括海豚）是獨立進化出水生生活方式的，因為它們最後的共同祖先是陸生動物。

這項研究由維也納大學的妮可-格倫斯特拉（Nicole Grunstra）和康拉德-洛倫茲進化與認知研究所（KLI）的安妮-勒梅特爾（Anne Le Maître）領導的國際研究小組進行，最近發表在著名期刊Nature Communications。

海豚也是嚴格的水生動物，因此在生態學和游泳運動方式上與海牛非常相似。 不過，它們與海牛的親緣關係非常遠。 圖片來源：Bild verfügbar unter einer CC0 Lizenz

內耳的多樣性和適應性

脊椎動物的內耳位於骨質頭骨內，負責聽覺和平衡。 長期以來，人們一直認為動物內耳複雜形狀的多樣性反映了對不同環境和運動行為的適應。 同時，內耳的形狀也能追蹤演化的後裔，近緣物種往往比遠緣物種具有更相似的內耳形狀。 這表明，中性（非適應性）演化在塑造內耳形態方面的作用可能比以前認為的更為重要。 研究團隊對多種哺乳動物內耳的新研究為此問題提供了新的見解。

內耳是聽覺和平衡器官，其骨質成型的形狀（此處以小鼠鹿耳為代表，並有捕捉形狀的地標）。 在格倫斯特拉等人的研究中，共對40 種哺乳動物的內耳形狀進行了比較。海牛、金鼴鼠、天牛和樹鬣狗都屬於非驢非馬類，這是一個在形態和生態上都非常多樣化的哺乳動物群體。 某一非洲黑線猿物種的內耳形狀，與環境相同的遠緣非非洲黑線猿哺乳動物（如海牛和海豚，它們都是嚴格意義上的水生動物）相比，與近緣物種（如海牛和大象）更為相似。 資料來源：Anne Le Maître

由演化生物學家和古生物學家（包括來自維也納自然歷史博物館的研究人員）組成的團隊研究了非洲猿的內耳形狀。 該動物群由解剖結構和棲息地方面差異巨大的相關哺乳動物組成，包括土豚、大象、鼴鼠、鬣狗、囓齒類象鼩和海牛。

研究人員將它們的耳朵形狀與其他在解剖學、生態學和/或運動行為方面類似，但與它們只有非常遠的親緣關係的哺乳動物進行了比較，如食蟻獸、鼴鼠、囓齒動物、刺蝟和海豚。 研究團隊對博物館收藏的頭骨進行了X 射線顯微層析，並從中重建了內耳的虛擬三維模型。 然後，他們比較了非洲猿人及其同類的內耳形狀，並分析了耳朵形狀與棲息地和運動的關係。

第一作者、維也納大學的尼科爾-格倫斯特拉（Nicole Grunstra）解釋說：”我們發現，相似物種之間的內耳形狀比非相似物種之間的內耳形狀更相似，即使後者擁有較近的共同祖先，因此親緣關係較近。相似性是為了適應嚴格的水生環境。

這項研究還發現，在其他具有相同環境或進食策略的遠親物種中，例如在地下物種或生活在樹上的物種中，也有類似的耳形。資深作者安妮-勒馬特爾（Anne Le Maître）解釋：「我們也能夠證明，生態形態相似的哺乳動物進化出相似的耳形，是為了適應共同的生態位或運動方式，而不是偶然的。

這項新研究似乎與最近關於鳥類、爬行動物和某些哺乳動物的研究相矛盾，這些研究懷疑適應過程在多大程度上塑造了脊椎動物的內耳變異。 一種解釋是，當比較具有不同生態策略的物種（如非洲猿和許多其他哺乳動物）時，耳形的適應性差異可能會特別明顯。 另一種可能的解釋是，哺乳動物的耳朵具有更高的”進化性”，即適應性演化的內在能力。

在脊椎動物中，哺乳類動物的耳朵特別複雜。 與鳥類、鱷魚或蜥蜴相比，哺乳動物的耳朵在進化過程中通過減少和改造顎骨以及隨後將顎骨整合到中耳中（而在鳥類和爬行動物中，這些顎骨仍是顎骨的一部分），獲得了幾個額外的組成部分。 這種特殊性使哺乳動物能夠探測到更廣泛的聲音，尤其是高音。

重要的是，它還增加了耳朵在解剖、遺傳和發育方面的複雜性，理論預測這將擴大可能進化出的耳朵形狀的範圍。來自維也納大學的共同第一作者菲利普-米特羅克（Philipp Mitteröcker）補充說：”一個性狀的遺傳和發育因素增加，自然選擇就有更多的旋鈕可以轉動，從而促進了不同適應性的進化。

編譯自/ SciTechDaily