来自1.24亿年前的特殊“分手”

模块化进化是进化生物学和发育生物学相结合的概念。

脊椎动物的前肢是同源模块进化的一个例子，它可以进化成翅膀、鳍或人手，但不影响其他部分的形状和功能，如后肢。然而，哺乳动物的下颌和听觉骨骼似乎并不遵循“正常路径”。

12月6日，《科学》杂志在网上公布了一项关于1.24亿年前李氏食肉哺乳动物听觉和咀嚼器官进化的研究结果。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的毛方圆、王元庆、金梦等学者发现，为了适应自然选择，提高听觉和咀嚼效率，曾经完整的听觉和咀嚼器官逐渐分离。新发现的李氏食草动物化石完美地展示了基础哺乳动物两个模块的进化和分离节点的表型特征。分离的听觉和咀嚼器官使哺乳动物的听觉更灵敏，咀嚼更有效。

根据早白垩世热河生物群(陆家屯组)中保存的6个三维标本，研究人员通过显微断层扫描(CT)和三维重建，建立了线虫的一个新属——李传魁，他是本文作者之一，也是中国早期哺乳动物研究的奠基人之一，于今年10月去世。

“标本的埋藏形式都表明这些动物在休息状态下死亡，化石在后期没有受到干扰。成对保存的标本可能反映了骨骼哺乳动物的一些社会行为。”该论文的第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的副研究员毛方圆说，同一种动物的相同物种、齿列、颚骨和磨损痕迹的证据表明，除了在咬和咀嚼过程中的开合运动之外，该动物的下颚还具有沿长轴的侧向运动和旋转。咀嚼过程中下颌骨的多向运动可能是导致哺乳动物听小骨与牙骨和软骨分离的选择压力之一。

值得一提的是，李氏食肉动物的许多标本还首次显示出一个关键特征，即听觉骨和Mccartilages之间没有骨骼联系，这代表了哺乳动物进化中听觉和咀嚼模块分离的关键节点，在进化过程中弥补了过渡中耳和典型哺乳动物中耳之间表型特征的差距，代表了基本哺乳动物系统发育和特征进化中更为进步的进化阶段。

这种分离表型的建立为发育生物学中哺乳动物中耳进化的模型和假设提供了进化时间和表型的参考和验证。

毛方圆说，就形态和功能而言，分离的听觉和咀嚼模块消除了相互干扰的物理限制因素，增加了两个模块进化和多向适应的可能性。听觉器官有可能发展成高灵敏度和高频率的听觉，咀嚼器官也有可能通过牙齿和咬合方式的不同进化来摄取不同的食物。

值得一提的是，李氏掠夺者也提供了迄今为止最可信的上角骨三维证据。在三尖齿兽-哺乳动物分支的骨干型中，上角骨具有板层结构，前突保留在外鼓骨和锤骨之间，后部与砧骨和锤骨一起形成前后关节。

基底哺乳动物上角骨的存在也对古代哺乳动物和现代发育生物学的研究提出了挑战:这种听觉骨是在哺乳动物的进化过程中直接丢失的，还是以何种方式与某一部分融合，导致现在物种的中耳中没有上角骨？

更多相关的化石发现和更详细的发育生物学研究也许能够回答这个问题，让我们拭目以待。

DOI: 10.1126/science.aay9220