風(fēng)聲、雨聲、讀書聲，聲聲入“中耳”。“聽”是生物演化進(jìn)程中最美妙的事情之一。但是敏銳的聽覺并非“天賦”，而靠演化，更需漫長歷史長河的“打磨”。
哺乳動物的聽力演化是古生物學(xué)研究之謎。我國古生物學(xué)家通過研究1.6億年前的化石，解開了這一謎題，證實與恐龍同時代的“賊獸”已長有哺乳動物中耳。該成果于1月28日在線發(fā)表在國際期刊《自然》上。今天，我們就來解讀下這項具有顛覆性意義的成果。
人類耳朵是從爬行動物進(jìn)化而來
“哺乳動物的耳朵，是從爬行動物的耳朵進(jìn)化而來。”論文的通訊作者、云南大學(xué)教授畢順東說，“這是生命演化大戲中最精彩的章節(jié)，也是脊椎動物演化史上，身體結(jié)構(gòu)由一種功能變?yōu)榱硪环N功能的經(jīng)典范例。”
哺乳動物中耳有三塊聽小骨——鐙骨、砧骨和錘骨，它們是哺乳動物骨骼系統(tǒng)中最小的骨頭，是聽覺鏈上的重要結(jié)構(gòu)，也是哺乳動物聽到聲音的關(guān)鍵。
“聽見”的過程極其神奇。聲波從外耳進(jìn)入，通過窄窄的耳道，穿越鼓膜，到達(dá)中耳區(qū)，就會遇到錘骨、砧骨及鐙骨，這“三兄弟”在耳膜與充滿液體的內(nèi)耳間，能把聲波放大，再將聲音有效地傳遞到內(nèi)耳。我們的耳朵之所以能“聽見”，就與這三塊聽小骨有關(guān)。
而爬行動物的中耳僅有一塊聽小骨——鐙骨。因此，哺乳動物比爬行動物的聽覺更敏銳，能感知到更細(xì)微的聲音。
爬行動物的中耳是怎么演化為人的中耳的呢?這是一個復(fù)雜的過程，畢順東嘗試進(jìn)行通俗的解釋——
爬行動物的下頜與頭部相連，它們的中耳雖只有一塊鐙骨，但它們頭骨中的“方骨”和下頜中的“關(guān)節(jié)骨”形成的頜關(guān)節(jié)，卻具有咀嚼和聽覺的雙重功能。
“簡單來說，爬行動物的嘴不僅能‘吃’，還能‘聽’，它們在吃東西時，下頜上下運動，會影響到聽力，因此它們幾乎是嚼幾下就咽了，像鱷魚和蛇不能撕咬和咀嚼，只能囫圇吞下去。”畢順東說。
在進(jìn)化為哺乳動物的漫長歲月中，爬行動物的“方骨”和“關(guān)節(jié)骨”逐漸演變成了砧骨和錘骨，位置也從嘴部向上、向后移到了頭部，最終與鐙骨一起，形成了哺乳動物“三骨鼎立”的聽覺。
其實，人類也留下了爬行動物這一特征。人類的錘骨與砧骨也是由爬行動物的關(guān)節(jié)骨和方骨演化而來，位于中耳腔，通過耳咽管與鼻咽部相連。舉例來說，當(dāng)人類嚼硬東西，像豌豆、蠶豆、薯片時，聽力是會受影響的。再比如，人類感冒咳嗽、咽喉發(fā)炎時，有時也會導(dǎo)致中耳炎。而中耳炎產(chǎn)生的積液，可能會堵塞耳咽管，影響聽力，嚴(yán)重時甚至?xí)簳r性失聰。
“賊獸”揭開中耳演化之謎
那么，生物演化研究的難題來了——爬行動物的“方骨”和“關(guān)節(jié)骨”是如何演化成哺乳動物聽小骨的呢?我國古生物學(xué)家通過研究河北省出土的距今約1.6億年的一件“雙缽翔齒獸”化石，解開了生物演化這一難題。
雙缽翔齒獸是一種賊獸類動物，與恐龍生活在同一時代，是早期哺乳動物，樣子很像今天的松鼠。“它不僅有大尾巴，還有可以滑翔的雙翼。”該成果的第一作者、內(nèi)蒙古自然博物館館長王軍有說，“非常罕見的是，這一標(biāo)本的兩側(cè)保存了完整的聽小骨和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，其中，砧骨僅長約1毫米。”
王軍有還原出了這樣一幅圖景——這只雙缽翔齒獸生活在有大量湖泊和森林的遼西地區(qū)，突然有一天，一場火山爆發(fā)把它的家全覆蓋了，這只雙缽翔齒獸被完好地“封印”在了巖層中，甚至連1毫米的聽小骨也保存了下來。1.6億年后，古生物學(xué)家在研究這些被大自然完好留存的細(xì)微結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，雙缽翔齒獸的聽小骨已明顯與下頜分離，屬于典型的哺乳動物中耳。其中，砧骨、錘骨這兩塊聽小骨，與現(xiàn)生鴨嘴獸類一樣，是上下疊覆的關(guān)系。
聽力，躲過大滅絕的關(guān)鍵
關(guān)于爬行動物中耳演化為哺乳動物中耳，學(xué)界一直存在兩種假說。
一種是“腦顱膨脹”說，即哺乳動物生長過程中，腦顱增大，致中耳位置后移，最終中耳脫離下頜。第二種是“負(fù)向異速生長”說，即在哺乳動物胚胎發(fā)育早期，中耳骨骼形態(tài)相對于下頜較大，中耳骨化時間更早，因此在胚胎發(fā)育后期，隨著頭骨、下頜的長大，中耳聽小骨最終脫離下頜。
而畢順東等人對雙缽翔齒獸的研究成果，推翻了以上假說。
“正是砧骨和錘骨上下疊覆的連接方式，允許這兩塊聽小骨間能發(fā)生微小運動，從而為哺乳動物下頜的運動提供了空間。”畢順東解釋說，簡單理解，這兩塊疊覆的骨頭為哺乳動物前后、左右、上下咀嚼提供了可能。
之后的漫長歲月里，這兩塊聽小骨與下頜完全分離，并不斷縮小，進(jìn)入到中耳，專職聽力，真正演化為哺乳動物的聽小骨。
“聽小骨，終于從具有咀嚼和聽覺雙重功能，過渡到單一聽覺功能。而強(qiáng)大的聽力，也為哺乳動物躲避天敵提供了預(yù)警保護(hù)?？梢哉f，哺乳動物中耳的演化，完全是自然選擇的結(jié)果。”畢順東說。
聽小骨雖小，卻讓人類獲得了更為敏銳的聽力，以及對更大聲閾范圍的感應(yīng)力。畢順東說：“聽力的提高、聽覺的敏銳，可能正是哺乳動物能躲過中生代大滅絕、繁衍至今的一個關(guān)鍵原因。”(記者 岳冉冉)
