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复原图。资料图片
阿霍氏树贼兽化石标本。
阿霍氏树贼兽化石标本。
渤海大学、海南热带海洋学院韩刚教授介绍阿霍氏树贼兽化石研究情况。记者 刘勇摄/光明图片
贼兽是一个绝灭哺乳动物类群,生活在晚三叠纪到晚侏罗纪。虽然在北方大陆都有化石记录,但它却是哺乳动物当中的一个神秘分子。贼兽是哺乳动物最早的类群,早在1847年,它的化石标本就在欧洲发现。从那以后,尽管有不断的报道,但几乎所有的标本都只有单个的牙齿。直到1997年,在格陵兰的晚三叠纪地层中,才发现了保存比较好的齿列、下颌和一些肢骨标本。由于贼兽的牙齿形态非常特别,尽管大多数人认为它们是哺乳动物,但它们比较确定的分类地位一直都不清楚。2013年,燕辽生物群的树贼兽报道在《自然》杂志发表,才揭开燕辽生物群中贼兽这个绝灭哺乳动物类群的重要形态学特征。它们适应树栖、具有滑翔行动能力骨骼形态和皮翼,也让人们见识到在侏罗纪就开始的哺乳动物的演化。
此次研究的标本阿霍氏树贼兽,以哺乳动物中耳研究著名学者阿林和霍普森的姓命名,是贼兽的一个新种。韩刚告诉记者,这个新种的模式标本产于河北省青龙县干沟镇南石门村地点,时代是晚侏罗纪早期,属于燕辽生物群。标本展示了这类哺乳动物中耳的形态结构,并保存了迄今为止最好的皮翼和毛发印痕。虽然保存的化石标本,不是这个动物滑翔中皮翼完全展开的状态,但也非常清楚地展现了皮翼展开的基本形态。它们前后肢各段骨头都有伸长的趋势,肢体的骨骼纤细,前后肢之间的主翼膜、颈部和前肢以及尾部和后肢间的翼、皮翼上有规律排列的毛发,与现生的有袋类、啮齿动物中的滑翔物种非常接近。这些皮翼和毛发,受到复杂肌肉的控制,让空中滑翔和树上活动轻松自由。
五块微小听小骨留下进化之谜
人类所有骨骼中,形成最早的是三块听小骨,它们在人类骨骼中最小。此次发现阿霍氏树贼兽标本所保存的中耳结构异常珍贵,标本的中耳一共有五块骨头,而这些微小的骨骼,基本上保存在它们原始的位置。
“目前,这样的完好保存可能绝无仅有”,韩刚说,研究从2014年年初开始,当时研究皮翼比较好的第一块标本,但很遗憾头骨破坏,虽经过修理也无法复原。经过一年多不停地寻找,终于在2015年10月发现了第二块保存完整的标本。韩刚和澳门赌场古脊椎动物与古人类研究所毛方圆博士、毕顺东博士、王原青博士,美国自然历史博物馆孟津教授组成的课题组深入研究发现,标本中耳的结构不仅是哺乳动物中最早的记录,也是中生代哺乳动物中最为完整的记录。
哺乳动物的中耳由镫骨、砧骨和锤骨构成,相比爬行动物只有一块骨头的中耳更加复杂。因此,哺乳动物中耳的演化,一直是脊椎动物演化中的一个经典课题。1837年开始,人们就认识到这些哺乳动物听小骨,由爬行动物与颌关节有关的几块骨头演化而来。研究发现,在阿霍氏树贼兽的中耳中,除了在爬行动物头骨中可找到同源的上镫骨、砧骨、锤骨和外鼓骨外,还多了一块骨头,被鉴定为上隅骨。“目前,没有研究能够回答,似哺乳爬行动物下颌中的上隅骨的归宿。”韩刚说。
将改变哺乳类中耳演化认识
“上隅骨的存在,说明在哺乳动物耳区的演化过程中,上隅骨曾经在贼兽这一个类群中进入到耳区,成为听觉器官的一部分”,韩刚说,在别的哺乳动物中,尤其在早期类群中,上隅骨也可能存在于它们的中耳,但在后来的演化过程中,则和别的骨头愈合甚至丢失。这个新的发现,对古生物学家有启发性的意义,在探索哺乳动物中耳演化的过程中,将积极推动上隅骨的归宿研究。
此外,它也会对发育生物学家提供信息。韩刚告诉记者,阿霍氏树贼兽中耳的镫骨、砧骨、锤骨和外鼓骨,和现在已知的哺乳动物中耳中的相应骨头在形态上都有很大的差别,代表了一个全新的哺乳动物中耳类型,这个类型的产生,可能和贼兽特殊的下颌关节的形成与牙齿的咀嚼运动模式有关。阿霍氏树贼兽中耳的发现,将会改变人们现有对哺乳动物中耳演化的认识。阿霍氏树贼兽听小骨和现生哺乳动物兽类,单孔类的中耳,从系统发育的角度看,应该是各自独立演化获得的,说明中耳听小骨这样精细而且具有重要感知能力的结构,在哺乳动物中独立演化了多次。
(原载于《光明日报》 2017-11-15 15版)
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