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包括人类在内的现代哺乳动物,都具有一套复杂的咽部结构。这些结构相互配合,使幼体能够吸吮并吞咽乳汁,也帮助成年哺乳动物吞咽液体和咀嚼过的食物,同时避免食物或液体误入呼吸道。
然而,这套特殊的咽部结构究竟何时、如何进化形成的?这一直是进化生物学中的一个重要问题。
在一项新发表于《自然》杂志的研究中,一个研究团队描述了一件距今约1.65亿年、保存异常完整的动物化石,为解答上述问题提供了新的线索。这种动物被命名为孙氏巨尾兽(Megacauda sungei)。它属于已经灭绝的柱齿兽类(Docodonta),是现代哺乳动物的早期近亲。
一件非凡的化石
这件化石发现于内蒙古道虎沟地区的海房沟组地层。海房沟组形成于距今约1.68亿至1.63亿年的侏罗纪时期,保存了丰富的蝾螈、翼龙、带羽毛的恐龙以及哺乳形类化石。
此前,研究人员曾在海房沟组地层组中发现另一种能够在水中生活的早期哺乳形动物——獭形狸尾兽(Castorocauda lutrasimilis)。不过,新化石位于较低的地层层位,这意味着它的年代比獭形狸尾兽更加久远。
而且,孙氏巨尾兽的骨骼保存异常完整,它的体长约40至50厘米,体重约1至2千克。它的骨骼展现出多种适应水中生活的特征:宽阔扁平的尾巴、明显加宽的尾椎,以及适合在水中运动的四肢结构,都表明它很可能是一种半水生动物。
由于骨骼与周围岩石颜色相近,许多细节难以直接辨认。为了获取更多细节,研究人员首先利用X射线荧光成像,使骨骼从岩石背景中显现出来,随后将大型岩板沿天然裂缝分成较小的部分,通过高分辨率CT扫描重建骨骼的三维结构。
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研究人员利用X射线成像技术,揭示了孙氏巨尾兽咽部的微小骨骼结构。这些结构可能使它具备了吸吮乳汁和吞咽食物的能力。(图/Li et al., Nature)
结果显示,孙氏巨尾兽拥有短腿和较长的足部,可能采取一种四肢向外伸展的姿态,使其能够在陆地和水中移动。最大的惊喜来自构成其喉部的微小骨骼。研究人员发现,化石不仅保存了支撑舌头及相关肌肉的精细舌骨,还保留了咽顶部的钩状骨性结构。这些结构在早期哺乳形类化石中极为罕见,为重建其原本的咽部软组织提供了重要线索。
在现生哺乳动物中,这些结构支撑软腭以及推动食物进入喉咙、同时防止食物进入气管的肌肉。它们使哺乳动物能够吞咽、饮水,并且最重要的是,能够吸食乳汁而不会发生呛咳。
研究人员将这些骨骼与负鼠等现生哺乳动物的相应结构进行比较,据此推断了它可能具有的软腭和咽部肌肉的形态与位置。这些发现表明,孙氏巨尾兽可能已经具备了类似现代兽类哺乳动物的吞咽和饮水能力,其幼体也可能利用这套结构吸吮乳汁。
这是一项极其重要的进化创新。哺乳动物在咀嚼食物之后,无论吃的是植物还是肉类,都能够以同样高效而轻松的方式将其吞咽下去。一旦早期哺乳动物拥有了这套结构,不同类群就能够进化出特化的牙齿,从而利用极其多样的食物资源。它们可以成为食肉动物、食虫动物、食草动物、杂食动物,或者介于这些食性之间的其他类型。
更古老的进化起源
这些发现为理解哺乳动物吸吮乳汁行为的进化起源提供了新的线索。这种行为对于新生幼体的生长至关重要。它意味着,现代哺乳动物用于吞咽和吸吮乳汁的关键解剖结构,可能早在现代哺乳动物出现之前,就已经形成。
此外,研究人员表示,这件近乎完整的化石标本,有助于研究人员理解,在现代哺乳动物后来发生大规模多样化之前,这些早期哺乳形动物是如何在恐龙占据主导地位的中生代生态系统中生存,并占据各自的生态位的。
#参考来源:
https://www.nature.com/articles/d41586-026-03069-0
https://www.science.org/content/article/was-odd-animal-world-s-first-milk-suckler
https://www.nature.com/articles/s41586-026-11107-0
https://news.uchicago.edu/story/uchicago-scientists-reveal-jurassic-otter-could-chew-and-swallow-modern-mammals
https://www.uni-bonn.de/en/news/205-2026
#图片来源:
封面及首图:April I. Neander
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