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研究人员发现哺乳动物耳朵的进化难题

2020年06月01日 浏览量: 评论(0) 来源:生物帮 作者: 责任编辑:admin
摘要:脊椎动物的耳朵是一个非凡的结构。它紧密封装在骨骼的最密实的骨骼中,包含脊椎动物骨骼(听小骨)的最小元素,并产生多种不同的感觉:平衡,姿势控制,凝视稳定和听力。

脊椎动物的耳朵是一个非凡的结构。它紧密封装在骨骼的最密实的骨骼中,包含脊椎动物骨骼(听小骨)的最小元素,并产生多种不同的感觉:平衡,姿势控制,凝视稳定和听力。脊椎动物骨骼中没有其他地方可以将不同的功能单元紧密地排列在一起,并共同嵌入其骨骼环境中,这也阻碍了耳朵组件的独立进化。

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甚至耳朵的生长方式也偏离了其余骨骼的生长方式:在人类和其他哺乳动物中,内耳和中耳在出生前或出生后早已达到其最终大小,这进一步挑战了进化变化,因为出生后的发育在很大程度上促进了解剖学差异在许多哺乳动物之间。


所有这些使人们感到困惑,作为主要依靠睡眠的夜行性群体的哺乳动物如何能够在水生,陆地,地下和空中领域中占据如此广泛的环境,这些环境不仅在听觉能力上需要巨大的差异,而且运动和姿势也一样。耳朵的紧密连接的不同部分如何独立适应这些不同的功能和环境状况?


维也纳大学的Philipp Mitteroecker周围的一组研究人员为这个进化难题提出了新的解释。尽管其功能相似,但在哺乳动物,鸟类和爬行动物中,耳朵却由不同的骨骼组成。在鸟类和爬行动物中,下颌及其关节由多根骨头组成,它们只有一个听觉小骨,可以传输声音。相比之下,现存的哺乳动物有三个小骨(马柳,砧骨,骨)和一个鼓膜外骨骼,支撑鼓膜,所有这些都与下颌分开。初级颌骨关节向哺乳动物耳小骨的这种进化转变是脊椎动物进化中最具标志性的转变之一,但尚不清楚为什么发生这种复杂的转变。


奥地利研究小组提出,哺乳动物耳朵解剖结构的这种实质性进化变化-除了咀嚼和听觉的任何直接增强之外-还增加了耳朵及其相关感觉功能的“可进化性”(适应性进化的能力)。将主颚关节的骨头整合到耳朵中已大大增加了哺乳动物耳朵的遗传,调节和发育复杂性。遗传和发育因子数量的增加反过来又增加了耳朵不同功能单元的独立适应的进化自由度:自然选择的遗传和发育“旋钮”的数量可以转向。


他们认为,尽管功能性耳朵组件在空间上紧密地纠缠在一起,但哺乳动物耳朵不断增强的可进化性可能有助于在当今可观察到的生态和行为生态位的巨大多样性中促进哺乳动物的进化成功和适应性多样化。在他们的文章中,他们表明,与鸟类相比,哺乳动物确实能够进化出更广泛的形态和功能多样性,包括众多的进化“新奇”,尽管鸟类的物种数量比哺乳动物多。

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