人類中耳曾經(jīng)是魚類的鰓
人類中耳是人類擁有靈敏聽覺的秘訣所在,而魚類位于眼睛后部的噴水孔則是重要的呼吸器官,但其實二者有密切的演化聯(lián)系——已經(jīng)有充分的證據(jù)證明人類的中耳是從魚類的噴水孔演化而來,但魚類的噴水孔又是怎么出現(xiàn)的呢?
這個困擾科學(xué)家的百年謎題如今有了答案——日前,以中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所蓋志琨研究員為主的國際聯(lián)合研究團隊在國際學(xué)術(shù)期刊《生態(tài)和演化前沿》上發(fā)表了有關(guān)脊椎動物噴水孔起源的最新研究成果,首次揭示人類的中耳曾經(jīng)是魚類用來呼吸的鰓。
蓋志琨介紹,從2002年起,研究團隊就在浙江長興志留紀(jì)地層中開展野外工作,并在這里找到了一種最為原始的真盔甲魚化石,并命名為曙魚(Shuyu)。“這些曙魚化石都是具有三維立體軟骨腦顱保存的珍貴標(biāo)本,而且個頭都非常小,只有我們的指甲蓋那么大。我們對其進行三維無損掃描,并進行三維虛擬復(fù)原,前后歷時5年總共完成了七件曙魚腦顱化石的三維重建,幾乎重現(xiàn)了曙魚所有腦區(qū)、感覺器官及頭部神經(jīng)與血管的通道!
研究團隊對曙魚腦顱三維虛擬模型進行了深入研究,并結(jié)合此后在云南曲靖發(fā)現(xiàn)的第一個在第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚新材料,終于完成了從鰓到噴水孔再到中耳的演化拼圖——研究團隊建立起噴水孔從無頜類的鰓到人類中耳的演化序列。
蓋志琨介紹,這一序列表明:隨著盔甲魚類成對鼻囊的分裂,頭甲前發(fā)育了異常發(fā)達的中背孔(單鼻孔),來充當(dāng)吸入水流的主要呼吸器官,因此頜弓和舌弓之間的舌頜囊首次發(fā)育成了一個完整的鰓囊,該鰓囊跟后面5個正常的鰓囊一樣具有完整的前后半鰓,半鰓具有鰓絲,是氣體交換的主要場所。此后,有頜類成功演化出了雙鼻孔,但雙鼻孔并不與口腔相通,沒有呼吸功能,只有嗅覺功能。但是魚類的呼吸需求并沒減少,因此眼睛后的第一鰓囊(舌頜囊)被改造成了噴水孔,成為吸入水流的主要器官!斑@在最原始的有頜類盾皮魚類中就已經(jīng)出現(xiàn),我們猜測,噴水孔很可能是在有頜類伴中隨頜和雙鼻孔的出現(xiàn)同時起源的!
蓋志琨說:“所有這些證據(jù)都表明,早期硬骨魚類有能力從噴水孔中呼吸空氣,作為一種新的呼吸方式,這很可能是魚類離開水域,登上陸地呼吸空氣的一種預(yù)適應(yīng)特征。但是,隨著鼻子演化為主要的呼吸器官,噴水孔就喪失了呼吸優(yōu)勢,經(jīng)過修飾,它逐漸演化成我們中耳腔——鼓膜室,而舌頜骨及與其關(guān)節(jié)的方骨和關(guān)節(jié)骨也逐漸退化變小,最終進入到我們的中耳,演化為我們中耳的三塊聽小骨,并被重新命名為鐙骨、錘骨和砧骨,負(fù)責(zé)將聲音傳遞給大腦,最終讓我們擁有了靈敏的聽覺。”記者齊芳
(責(zé)任編輯:支艷蓉)