早期哺乳動物的較小體型有利於原始下頜關節演化成耳骨

《自然》本週在線發表的一項研究The role of miniaturization in the evolution of the mammalian jaw and middle ear指出,早期哺乳動物的體型逐漸變小可以減少咀嚼壓力,更利於哺乳動物的原始下頜關節演化成精巧的中耳骨骼。

早期哺乳動物的較小體型有利於原始下頜關節演化成耳骨

在威爾士和中國的侏羅紀沉積物中發現的哺乳動物Morganucodon,它是最小的哺乳動物化石祖先之一,大小為4-6釐米。

爬行動物向早期哺乳動物過渡時, 下頜結構會發生根本改變——從最初有七根骨頭的下頜變成長有牙齒的單一骨頭,並通過新的下頜關節與下頜連接。在向哺乳動物過渡時,原始下頜的組成部分會重新用於構建中耳骨和內耳骨,讓動物的聽覺更靈敏。雖然這種變化在化石樣本中有詳細記錄 ,但人們仍不清楚原始下頜如何既能作為有力關節用於咀嚼,還能作為精巧耳骨用於聆聽。

早期哺乳動物的較小體型有利於原始下頜關節演化成耳骨

肌肉激活模式和下頜關節壓力計算。

英國伯明翰大學的Stephan Lautenschlager、Emily Rayfield及同事重建了哺乳動物在演化過程中每個關鍵階段的下頜數字模型。作者用虛擬方式對這些硬組織和軟組織下頜解剖結構進行了復原,並運用工程技術研究其生物力學特性。

作者發現,下頜體積變小能減少下頜骨骼的壓力,還能減少咀嚼壓力,雖然這種變化的過程較為緩慢。這表明,早期哺乳動物較小的體型有利於其在骨骼壓力減小和保持咀嚼力之間找到一種有利的平衡,這種平衡促進了哺乳動物原始下頜關節在後期與中耳的進一步癒合


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