哺乳動物的顱-頜次生關節由齒骨髁與鱗骨關節窩構成,取代了“爬行類”中由關節骨與方骨組成的原始頜關節。這一轉變長期被視為哺乳動物的關鍵鑒定特征甚至是定義特征,代表了脊椎動物演化中的一次重要創新。但受限于化石材料的稀缺,學界對次生頜關節演化過程的認識仍較為有限。
近期,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所等,通過高分辨率計算機斷層掃描技術,對兩件館藏化石進行了重新研究,取得了突破性進展。
兩件標本,其中一件是來自四川自貢中侏羅統的三列齒獸類——川南多齒獸,該物種于1984年由何信祿和蔡開基命名。
研究通過三維重建和形態分析,揭示其具有形態特異的齒骨髁-顴骨窩次生頜關節。這一結構在四足動物中首次發現,突破了以往對次生關節形態的認知框架。
另一件標本是1984年采自云南祿豐下侏羅統的一件長期被忽視的摩根獸類標本,被確立為新屬種——祿豐曲髁獸。
其臼齒形態與南非的巨帶齒獸相似,齒骨髁結構簡單,由齒骨外脊末端向上彎折形成,尚未膨大為球狀。該發現為“哺乳動物齒骨髁起源于齒骨外脊后端”這一假說提供了實證,填補了從早期真犬齒獸類的齒骨-鱗骨接觸到早期哺乳型類的球狀齒骨髁之間的形態過渡環節。
研究顯示出哺乳動物頜關節演化的形態多樣性,促使研究者首次系統提出原始頜關節與次生關節演化的四階段序列:關節骨-方骨原始頜關節(爬行動物);原始頜關節為主,次生接觸點起輔助作用(進步犬齒獸類);次生頜關節成為主要承壓結構,原始頜關節為輔并傳導聲音振動(哺乳形動物);完全的齒骨-鱗骨頜關節,原始頜關節成為中耳聽骨關節(哺乳型動物)。
研究表明,頜關節演化存在多次獨立起源,類型多樣。承壓性齒骨-鱗骨關節可作為哺乳型動物的共近裔特征,但不能作為所有哺乳動物的鑒定特征。多齒獸所特有的齒骨-顴骨關節代表了一種演化新穎性,與其特化的頭骨形態和加長的齒列共同構成一個適應系統,反映了其植食性與穴居生態。
這些特征雖呈現跳躍式演化,但并未促成三列齒獸后期的輻射演化。相比之下,曲髁獸的頜關節更符合漸進演化模式,與哺乳動物后期的分化輻射相關。
基于祿豐哺乳型動物頜關節的多型性和自貢多齒獸的獨特性,科研人員進一步探索了可能的多元演化驅動機制,提出外因環境誘導的發育變異可能在晚期犬齒獸類次生關節多樣化中發揮重要作用。
川南多齒獸與祿豐曲髁獸的研究,不僅擴展了對哺乳動物關鍵特征演化序列的認識,更幫助構建了首個原始與次生頜關節系統演化框架。
這些發現凸顯出演化驅動機制的復雜性:除體型變化之外,咬合生物力學重構、生態行為適應與表型可塑性共同塑造了頜關節的演化路徑,為理解脊椎動物形態-功能演化機制提供了寶貴案例。
相關研究成果發表在《自然》(Nature)上。
論文鏈接
川南多齒獸頭骨重建
祿豐曲髁獸頭骨重建
川南多齒獸生態復原圖
本文鏈接:哺乳動物頜關節演化有了新證據http://www.sq15.cn/show-12-1836-0.html
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