风声、雨声、读书声 ， 声声入“中耳” 。 “听”是生物演化进程中最美妙的事情之一 。 但是敏锐的听觉并非“天赋” ， 而靠演化 ， 更需漫长历史长河的“打磨” 。
哺乳动物的听力演化是古生物学研究之谜 。 我国古生物学家通过研究1.6亿年前的化石 ， 解开了这一谜题 ， 证实与恐龙同时代的“贼兽”已长有哺乳动物中耳 。 该成果于1月28日在线发表在国际期刊《自然》上 。 今天 ， 我们就来解读下这项具有颠覆性意义的成果 。
人类耳朵是从爬行动物进化而来
“哺乳动物的耳朵 ， 是从爬行动物的耳朵进化而来 。 ”论文的通讯作者、云南大学教授毕顺东说 ， “这是生命演化大戏中最精彩的章节 ， 也是脊椎动物演化史上 ， 身体结构由一种功能变为另一种功能的经典范例 。 ”
哺乳动物中耳有三块听小骨——镫骨、砧骨和锤骨 ， 它们是哺乳动物骨骼系统中最小的骨头 ， 是听觉链上的重要结构 ， 也是哺乳动物听到声音的关键 。
“听见”的过程极其神奇 。 声波从外耳进入 ， 通过窄窄的耳道 ， 穿越鼓膜 ， 到达中耳区 ， 就会遇到锤骨、砧骨及镫骨 ， 这“三兄弟”在耳膜与充满液体的内耳间 ， 能把声波放大 ， 再将声音有效地传递到内耳 。 我们的耳朵之所以能“听见” ， 就与这三块听小骨有关 。
而爬行动物的中耳仅有一块听小骨——镫骨 。 因此 ， 哺乳动物比爬行动物的听觉更敏锐 ， 能感知到更细微的声音 。
爬行动物的中耳是怎么演化为人的中耳的呢？这是一个复杂的过程 ， 毕顺东尝试进行通俗的解释——
爬行动物的下颌与头部相连 ， 它们的中耳虽只有一块镫骨 ， 但它们头骨中的“方骨”和下颌中的“关节骨”形成的颌关节 ， 却具有咀嚼和听觉的双重功能 。
“简单来说 ， 爬行动物的嘴不仅能‘吃’ ， 还能‘听’ ， 它们在吃东西时 ， 下颌上下运动 ， 会影响到听力 ， 因此它们几乎是嚼几下就咽了 ， 像鳄鱼和蛇不能撕咬和咀嚼 ， 只能囫囵吞下去 。 ”毕顺东说 。
在进化为哺乳动物的漫长岁月中 ， 爬行动物的“方骨”和“关节骨”逐渐演变成了砧骨和锤骨 ， 位置也从嘴部向上、向后移到了头部 ， 最终与镫骨一起 ， 形成了哺乳动物“三骨鼎立”的听觉 。
其实 ， 人类也留下了爬行动物这一特征 。 人类的锤骨与砧骨也是由爬行动物的关节骨和方骨演化而来 ， 位于中耳腔 ， 通过耳咽管与鼻咽部相连 。 举例来说 ， 当人类嚼硬东西 ， 像豌豆、蚕豆、薯片时 ， 听力是会受影响的 。 再比如 ， 人类感冒咳嗽、咽喉发炎时 ， 有时也会导致中耳炎 。 而中耳炎产生的积液 ， 可能会堵塞耳咽管 ， 影响听力 ， 严重时甚至会暂时性失聪 。
“贼兽”揭开中耳演化之谜
那么 ， 生物演化研究的难题来了——爬行动物的“方骨”和“关节骨”是如何演化成哺乳动物听小骨的呢？我国古生物学家通过研究河北省出土的距今约1.6亿年的一件“双钵翔齿兽”化石 ， 解开了生物演化这一难题 。
双钵翔齿兽是一种贼兽类动物 ， 与恐龙生活在同一时代 ， 是早期哺乳动物 ， 样子很像今天的松鼠 。 “它不仅有大尾巴 ， 还有可以滑翔的双翼 。 ”该成果的第一作者、内蒙古自然博物馆馆长王军有说 ， “非常罕见的是 ， 这一标本的两侧保存了完整的听小骨和关节结构 ， 其中 ， 砧骨仅长约1毫米 。 ”
王军有还原出了这样一幅图景——这只双钵翔齿兽生活在有大量湖泊和森林的辽西地区 ， 突然有一天 ， 一场火山爆发把它的家全覆盖了 ， 这只双钵翔齿兽被完好地“封印”在了岩层中 ， 甚至连1毫米的听小骨也保存了下来 。 1.6亿年后 ， 古生物学家在研究这些被大自然完好留存的细微结构后发现 ， 双钵翔齿兽的听小骨已明显与下颌分离 ， 属于典型的哺乳动物中耳 。 其中 ， 砧骨、锤骨这两块听小骨 ， 与现生鸭嘴兽类一样 ， 是上下叠覆的关系 。
听力 ， 躲过大灭绝的关键
关于爬行动物中耳演化为哺乳动物中耳 ， 学界一直存在两种假说 。
一种是“脑颅膨胀”说 ， 即哺乳动物生长过程中 ， 脑颅增大 ， 致中耳位置后移 ， 最终中耳脱离下颌 。 第二种是“负向异速生长”说 ， 即在哺乳动物胚胎发育早期 ， 中耳骨骼形态相对于下颌较大 ， 中耳骨化时间更早 ， 因此在胚胎发育后期 ， 随着头骨、下颌的长大 ， 中耳听小骨最终脱离下颌 。
【爬行动物|想知道我们是如何能“听到”的吗？这项研究解开谜题】而毕顺东等人对双钵翔齿兽的研究成果 ， 推翻了以上假说 。
“正是砧骨和锤骨上下叠覆的连接方式 ， 允许这两块听小骨间能发生微小运动 ， 从而为哺乳动物下颌的运动提供了空间 。 ”毕顺东解释说 ， 简单理解 ， 这两块叠覆的骨头为哺乳动物前后、左右、上下咀嚼提供了可能 。
之后的漫长岁月里 ， 这两块听小骨与下颌完全分离 ， 并不断缩小 ， 进入到中耳 ， 专职听力 ， 真正演化为哺乳动物的听小骨 。
“听小骨 ， 终于从具有咀嚼和听觉双重功能 ， 过渡到单一听觉功能 。 而强大的听力 ， 也为哺乳动物躲避天敌提供了预警保护 。 可以说 ， 哺乳动物中耳的演化 ， 完全是自然选择的结果 。 ”毕顺东说 。
听小骨虽小 ， 却让人类获得了更为敏锐的听力 ， 以及对更大声阈范围的感应力 。 毕顺东说：“听力的提高、听觉的敏锐 ， 可能正是哺乳动物能躲过中生代大灭绝、繁衍至今的一个关键原因 。 ”（采访人员岳冉冉）
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