从蝙蝠到鼯鼠 新研究揭示哺乳动物如何进化出滑翔能力

从蝙蝠到鼯鼠 新研究揭示哺乳动物如何进化出滑翔能力 一项研究通过确定 Emx2 基因附近 DNA 增强子的关键变化,揭示了哺乳动物(尤其是有袋动物)滑翔能力背后的遗传基础,表明不同物种发展飞行能力的共同进化策略。资料来源:乔-麦克唐纳这是如何形成的?在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中,由普林斯顿大学和贝勒医学院领导的研究小组解释了"皮膜"的基因组和发育基础。"皮膜"是一层薄薄的皮膜,它使一些哺乳动物能够在空中翱翔。"从分子和遗传学的角度来看,我们还不太了解新的性状和适应性是如何产生的。"普林斯顿大学分子生物学助理教授 Ricardo Mallarino 博士说:"我们想研究进化的新特性是如何产生的。"为了更好地了解有袋类动物的进化,研究小组重点研究了有袋类动物。这是因为滑翔能力是通过类似的解剖学变化在近亲有袋类动物身上反复发展出来的,比如蜜袋鼯一种小到可以装进口袋的有袋类动物,作为一种宠物很受人们的欢迎。贝勒研究小组领导了15种有袋类动物的基因组测序工作,确定了滑翔类动物和非滑翔类动物的DNA序列。比较这些序列发现,一个名为 Emx2 的基因附近的进化速度加快。"有趣的是,基因序列本身似乎并不是发生最相关变化的地方。相反,关键的变化发生在基因组附近被称为'增强子'的DNA短序列上。"共同通讯作者、贝勒大学分子和人类遗传学教授兼基因组结构中心主任埃雷兹-利伯曼-艾登博士说:"正是这些不断变化的增强子改变了Emx2在体内活跃的方式和位置,并推动了滑行的进化。"马拉里诺实验室的共同第一作者、研究生豪尔赫-莫雷诺(Jorge Moreno)说:"了解基因组水平上产生这些趋同性状的潜在变化非常重要,因为它能告诉我们进化是否选择了阻力最小的路径。可以有相同的结果,但却有不同的路径。"接下来,研究人员想要验证这些想法。为此,他们利用了有袋类动物最独特的特征之一它们的小袋。贝勒大学分子和人类遗传学助理教授、莱斯大学理论生物物理中心研究员奥尔加-杜德琴科(Olga Dudchenko)博士说:"有袋类动物出生时的发育阶段比典型的哺乳动物要早得多。它们不是在母亲的子宫里继续发育,而是爬进母亲的育儿袋,一直待到它们准备好独立面对这个世界。事实上,它们就在袋中,这使得研究单个基因(如 Emx2)如何影响有袋动物的发育变得更加容易。"研究人员发现,Emx2利用一种可能存在于所有哺乳动物体内的遗传程序产生了有袋动物的皮囊。例如,Emx2在小鼠和蜜袋鼯两侧的皮肤中都很活跃,但在蜜袋鼯中,它的表达时间要长得多。贝勒大学基因组结构中心的杜德琴科指出:"通过修改那些关键的Emx2增强子,一个又一个物种开发出了这种通用程序,从而发展出了滑行能力。"对于希望冲上云霄的猪来说,这是一个令人鼓舞的消息,有朝一日它们可能不需要风口了。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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基因组研究支持反刍动物角和鹿角的进化过程不是独立的假设

基因组研究支持反刍动物角和鹿角的进化过程不是独立的假设 作为小路易斯·格斯特纳 (Louis V. Gerstner, Jr.) 核心藏品的一部分,博物馆的理查德·吉尔德科学、教育和创新中心展出了各种各样的哺乳动物头饰。 图片来源:Alvaro Keding/AMNH这一发现由美国自然历史博物馆、巴鲁克学院和纽约市立大学研究生中心的研究人员发表在《通讯生物学》杂志上。“角和鹿角是极其多样化的结构,长期以来,科学家们一直在争论它们的进化起源,”巴鲁克学院和纽约市立大学研究生中心的助理教授、博物馆的研究员扎卡里·卡拉马里(Zachary Calamari)说。 “这项基因组研究不仅让我们更接近解决进化之谜,而且还帮助我们更好地了解所有哺乳动物的骨骼形成方式。”大约有 170 种现代反刍有蹄哺乳动物物种带有头饰,化石记录中的数量还有更多。 我们今天看到的头饰有四种类型:鹿角、角、骨角和叉角,它们有多种用途,包括用于防御、识别该物种的其他成员和交配。 直到最近,科学家们还不确定这些不同的骨制头饰是在每个反刍动物群体中独立进化的,还是来自共同的祖先。研究作者扎卡里·卡拉马里(Zachary Calamari)在美国自然历史博物馆扫描麋鹿头骨。 图片来源:Matt Shanley/AMNH作为比较生物学博士。 作为博物馆理查德·吉尔德研究生院的学生,Calamari 开始使用基因组和基于计算机的 3D 形状分析来研究这个问题。 卡拉马里与博物馆的弗里克哺乳动物化石馆长约翰·弗林合作,专注于对头饰的转录组进行测序,转录组是在特定时间在组织中表达的基因。 他们的研究支持这样一种观点,即所有反刍动物头饰的形式都是从一个共同的祖先进化而来的,是动物“前额”(头骨额骨附近的区域)的成对骨质生长物。弗林说:“我们的研究结果提供了更多证据,证明角是由颅神经嵴形成的,颅神经嵴是形成面部的胚胎细胞层,而不是由形成头部两侧和后部骨骼的细胞形成。令人惊讶的是,这些细胞与形成鹿角的细胞相同。 与其他骨骼和皮肤组织“对照”相比,牛角和鹿角的独特基因表达模式提供了令人信服的证据,证明这些壮观的骨骼结构的基本方面与古代祖先的共同起源。”通过将新测序的牛角转录组与鹿茸和猪皮转录组进行比较,Calamari 和 Flynn 首次利用转录组证实,头饰中的家族特异性差异很可能是随着从共同祖先遗传的一般骨骼结构的阐述而进化而来的。卡拉马里说:“除了支持角和鹿角单一起源的基因表达模式之外,我们的结果还表明这些结构中基因表达模式的调节可能与其他骨骼不同。这些结果帮助我们了解角和鹿角的进化历史,并可能表明其他反刍动物颅附属物(如骨角和叉角羚)的差异也是对共同祖先颅附属物的阐述。”编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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大多数哺乳动物的雄性并不比雌性大

大多数哺乳动物的雄性并不比雌性大 但达尔文似乎错了。《自然-通讯》(Nature Communications)上发表的一项对 429 种哺乳动物的分析显示,只有 45% 的哺乳动物的雄性比雌性大。几乎同样数量的物种(39%)的性别大小基本相同。在 16% 的物种中,雌性比雄性大。这项研究的主要作者、普渡大学进化生物博士后卡亚-托姆巴克(Kaia Tombak)说:"一直以来,人们都有一种非常强烈的惯性,那就是大男性叙事,但这种叙事只是基于达尔文的挥手声明,证据并不真正支持这种说法。这种说法长期存在,可能反映了西方社会的偏见,即倾向于从男性视角看待问题。"两只在肯尼亚平原上游荡的阿拉伯大羚羊。大多数牛科动物的雄性都比雌性大,但比萨大羚羊的体型差别不大,而且雌雄都有角。图片来源:Kaia Tombak在一次在线研讨会上,托姆巴克和其他一些研究人员开始讨论在雌雄体型相同的物种中,形成雌雄攻击性的因素。没有人知道答案,所以 Tombak 决定研究一下。但她很快意识到,她必须先解决另一个问题:缺乏可靠的数据,不知道究竟有多少物种的雌雄体型相同。她在纽约市立大学亨特学院担任博士后期间,开展了一项长达近三年的"COVID 激情项目"。Tombak 发现,过去大多数比较男女体型的研究都只考虑了男女的平均体重。然后,作者根据他们为确定是否存在差异而设定的临界值得出结论。"这太武断了,"Tombak 说。几乎所有这些论文都强化了达尔文的观点,即哺乳动物物种中雄性比雌性大。"托姆巴克和她的同事确实发现了一篇论文,其作者得出的结论明显与趋势相反:这是生物学家凯瑟琳-拉尔斯(Katherine Ralls)1976 年的一项研究。她研究了哺乳动物类群的体型模式,发现大多数物种并没有表现出极端的性别体型二形性,而且体型较大的雌性动物也出奇地常见。然而,她的发现经常被忽视或误解,托姆巴克说。"那时,关于雄性体型较大的说法已经流传了 100 年,所以一直延续了下来。"托姆巴克和她的同事们开始通过进行全面的文献回顾来填补空白,他们经常翻阅几十年前发表的"晦涩难懂"的论文,她说。他们不仅要寻找有关两性体型的平均值,还要测量围绕平均值的方差,以便应用统计检验来确定一个物种是否真的存在二态性。托姆巴克发现,过去有关这一主题的大多数研究也偏重于食肉动物、灵长类动物和有蹄类动物等有魅力的物种。为此,她和同事们对 16 个哺乳动物目中各占 5% 的物种进行了采样,每个目至少包含 10 个物种,从蝙蝠到啮齿动物不等。他们还对另外一个目,即包括鼹鼠、鼩鼱和刺猬在内的Eulipotyphla目中3.8%的物种进行了采样。研究结果表明,雄性和雌性体型相似的哺乳动物物种几乎和雄性体型较大的哺乳动物物种一样多。托姆巴克说,这一观察结果提出了一个问题:为什么会出现这种情况?20 世纪 70 年代,拉尔斯提出了"大母亲"假说,即体型较大的雌性可能更有能力培育出成功的后代。不过,这一观点仍有待探讨。斯德哥尔摩大学进化生物学家马林-阿-金(Malin Ah-King)没有参与这项研究,但可以肯定的是,新发现将影响"未来研究的方向,以及应该研究什么样的问题"。她说:"对有关性别差异的普遍假设的质疑和重新评估是一个持续过程的一部分,我称之为'雌性转向'。人们对雌性的看法已经[改变],而且仍在改变,不再是被动、腼腆和只与一只雄性交配,现在,在哺乳动物中,雌性一般比雄性小。" ... PC版: 手机版:

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巨猿研究揭示 Y 染色体比 X 染色体进化更快

巨猿研究揭示 Y 染色体比 X 染色体进化更快 猿类性染色体研究来自宾夕法尼亚州立大学、美国国家人类基因组研究所和华盛顿大学的一个国际研究小组为五个类人猿物种和一个较小类人猿物种的性染色体制作了完整的"端对端"参考基因组。他们的研究揭示了雄性特异性 Y 染色体的快速进化变化。这些发现加深了我们对性染色体进化的理解,有助于我们了解影响类人猿和人类的遗传疾病。类人猿中 Y 和 X 染色体的重要性"Y染色体对人类的生育能力非常重要,而X染色体则蕴藏着对生殖、认知和免疫至关重要的基因,"宾夕法尼亚州立大学生命科学维恩-威拉曼讲座教授、生物学教授兼研究小组组长卡捷琳娜-马科娃(Kateryna Makova)说。"我们的研究为今后研究性染色体、它们如何进化以及与之相关的疾病打开了大门。我们研究的非人类巨猿物种都濒临灭绝。获得它们完整的性染色体序列将有助于研究它们在野外的性别特异性散布及其对繁殖和生育的重要基因"。宾夕法尼亚州立大学和美国国家人类基因组研究所的研究人员领导的一项国际合作新生成了六个灵长类物种的性染色体的完整基因组,揭示了类人猿Y染色体的快速进化。这些结果可以为保护这些濒危物种提供信息,并揭示人类和我们近亲中与性有关的遗传疾病。图片来源:设计:鲍勃-哈里斯;摄影:圣地亚哥动物园和塔尔萨动物园从 Y 染色体变异性看进化的启示这种参考基因组是一个具有代表性的例子,有助于今后对这些物种的研究。研究小组发现,与 X 染色体相比,Y 染色体在不同猿类物种之间的差异很大,而且含有许多物种特有的序列。然而,它仍然受到纯化自然选择的影响这种进化力量通过清除有害突变来保护其遗传信息。这项新研究最近发表在《自然》杂志上。基因组测序的技术进步马科瓦说:"2001年,研究人员对人类基因组进行了测序,但实际上并不完整。当时可用的技术意味着某些空白没有被填补,直到2022-23年由端粒到端粒(Telomere-to-Telomere,简称T2T)联盟领导的一项新的努力。我们利用人类T2T联盟开发的实验和计算方法,确定了我们在世近亲类人猿性染色体的完整序列。"类人猿的比较基因组学研究小组为五种类人猿黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、婆罗洲猩猩和苏门答腊猩猩以及一种较小的类人猿暹罗猿制作了完整的性染色体序列。他们为每个物种的一个个体生成了序列。生成的参考基因组可作为基因和其他染色体区域的图谱,帮助研究人员对该物种其他个体的基因组进行测序和组装。这些物种以前的性染色体序列不完整,或者婆罗洲猩猩和暹罗猩猩的性染色体序列不存在。该研究的共同第一作者、宾夕法尼亚州立大学博士后研究员 Karol Pál 说:"Y 染色体的测序一直是个挑战,因为它包含许多重复性区域,而且由于传统的短线程测序技术是在短时间内对序列进行解码,因此很难将得到的片段按照正确的顺序排列。T2T方法使用长读数测序技术,克服了这一难题。我们与美国国家卫生与遗传研究所(NHGRI)的亚当-菲利皮(Adam Phillippy)研究小组合作,结合计算分析的进步,使我们能够完全解决以前难以测序和组装的重复区域。通过比较 X 染色体和 Y 染色体之间以及不同物种之间的差异,包括与之前生成的人类 X 染色体和 Y 染色体的 T2T 序列的差异,我们了解到了有关它们进化的许多新情况。"Y 染色体的高变异性宾夕法尼亚州立大学医学基因组学中心主任马科瓦说:"性染色体开始时与其他任何一对染色体一样,但 Y 染色体由于在其大部分长度上不与其他染色体交换遗传信息,因此在积累许多缺失、其他突变和重复元素方面一直独树一帜。"因此,研究小组发现,在六个猿类物种中,Y 染色体在包括大小在内的各种特征上的变化要比 X 染色体大得多。在所研究的猿类中,X 染色体的大小从黑猩猩和人类的 1.54 亿个 ACTG 字母(代表组成DNA的核苷酸)到大猩猩的 1.78 亿个字母不等。相比之下,Y染色体的大小从暹罗猩猩的3000万个DNA字母到苏门答腊猩猩的6800万个字母不等。例如,人类和黑猩猩之间约有 98% 的 X 染色体是一致的,但它们之间只有约三分之一的 Y 染色体是一致的。研究人员发现,部分原因是 Y 染色体更有可能被重新排列或部分遗传物质被复制。此外,在 Y 染色体上,重复序列所占染色体的百分比变化很大。根据物种的不同,重复元素占 X 染色体的 62% 到 66%,而占 Y 染色体的 71% 到 85%。与人类基因组中的其他染色体相比,X 和 Y 染色体上的这些百分比都更高。Y 染色体生存策略马科瓦说:"我们发现猿猴的Y染色体正在缩小,积累了许多突变和重复,并丢失了基因。那么,为什么Y染色体没有像以前的一些假说所说的那样消失呢?我们与坦普尔大学的谢尔盖-科萨科夫斯基-庞德等人合作发现,Y染色体上仍有许多基因在净化选择一种保持基因序列完整的自然选择下进化。其中许多基因对精子发生非常重要。这意味着 Y 染色体不可能很快消失。"研究人员发现,Y 染色体上的许多基因似乎采用了两种生存策略。第一种是利用基因冗余染色体上存在同一基因的多个拷贝这样基因的完整拷贝就能补偿可能发生突变的拷贝。研究小组首次完成了猿类性染色体上多拷贝基因家族的图谱,从而量化了这种基因冗余。第二种生存策略是利用回文,即 DNA 字母表中的字母序列后跟有相同但倒置的序列,例如 ACTG-GTCA。当基因位于回文染色体内时,就能从回文染色体纠正突变的能力中获益。帕尔说:"我们发现,Y染色体可以在两个回文染色体臂的重复序列之间与自身交换遗传信息。当同一基因的两个拷贝位于回文染色体内,其中一个拷贝发生突变时,可以通过与另一个拷贝进行基因交换来挽救突变。这可以弥补Y染色体与其他染色体遗传信息交换的不足。"研究小组还首次获得了猿类性染色体上回文染色体的完整序列,因为以前很难对它们进行测序和研究。他们发现,猿猴 Y 染色体上的回文染色体特别多而且特别长,但它们通常只在近亲物种之间共享。猿类基因组研究的进展研究人员还与约翰-霍普金斯大学的迈克尔-沙茨及其团队合作,对 129 只大猩猩和黑猩猩的性染色体进行了研究,以更好地了解每个物种内部的遗传变异,并寻找自然选择和其他进化力量作用于它们的证据。宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授、论文作者之一 Zachary Szpiech 说:"通过将大猩猩和黑猩猩的性染色体测序读数与我们的新参考序列进行比对,我们从之前研究过的大猩猩和黑猩猩个体中获得了大量新信息。虽然未来增加样本量将非常有助于提高我们检测不同进化力量特征的能力,但在与濒危物种合作时,这在伦理和后勤方面都可能具有挑战性,因此我们能最大限度地利用现有数据是至关重要的。"研究人员探索了能够解释大猩猩内部和黑猩猩内部 Y 染色体变异的各种因素,这一分析揭示了 Y 染色体上净化选择的额外特征。对未来研究和保护工作的影响宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授克里斯蒂安-胡贝尔(Christian Huber)是这篇论文的作者之一,他说:"我们将生物信息学技术和进化分析有力地结合在一起,使我们能够更好地解释我们的近亲类人猿性染色体的进化过程。"此外,我们制作的参考基因组将有助于未来对灵长类进化和人类疾病的研究。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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顶级掠食者的黎明:远古食肉动物如何进化成陆地霸主

顶级掠食者的黎明:远古食肉动物如何进化成陆地霸主 异齿龙是二叠纪早期(约 2.98-2.72 亿年前)的一种早期掠食性合弓动物。(陈列于加拿大皇家泰尔博物馆)。资料来源:Suresh A. Singh。研究人员研究了肉食性合趾类动物的颌骨解剖和体型,利用这些特征重建了这些远古食肉动物可能的进食习惯,并绘制了它们的生态进化图。他们发现,大约在2.7亿年前,合趾目动物的颌骨功能发生了重大转变,这与捕食行为的重大转变有关,对我们最早祖先的进化具有重要影响。随着食草动物的体型越来越大,速度越来越快,食肉动物为了生存,开始适应成为体型更大、捕食能力更强的食肉动物。捕食适应性的关键进化转变第一作者、布里斯托尔地球科学学院的苏雷什-辛格博士解释说:"早期的合弓动物,如著名的异齿龙,有很长的下颌和很多牙齿,以确保一旦捕获猎物,猎物就无法逃脱。然而,我们发现颌部功能发生了变化,颌部变得更短,肌肉效率更高,集中在颌部前端的牙齿更少这些颌部适应于进行深而有力的咬合。""这一变化表明,后来的合体食肉动物更注重重创猎物,从而更快地杀死猎物。在这些后来的合弓动物中,有最早的剑齿食肉动物!这一变化突出表明,捕食者面临着来自猎物的新的选择性压力。"二叠纪晚期(约 2.59-2.52 亿年前)的 狼蜥兽,一种更高级的肉食性合趾目动物,也是最早的剑齿食肉动物之一。(陈列于加拿大皇家安大略博物馆)。资料来源:Suresh A. Singh这一发现为合趾目动物进化的关键一步提供了重要的背景。"这项研究的合作者阿明-埃尔斯勒(Armin Elsler)博士补充说:"一直以来,合趾目颌骨的重组都被认为是哺乳动物进化的重要一步。"这些变化不仅提高了颌骨的效率,还标志着颌骨最早的重新发育,这也造就了哺乳动物复杂的耳朵。是什么推动了这第一步?我们的研究表明,部分原因是来自猎物的生态压力"。对现代进化论认识的影响共同作者汤姆-斯塔布斯(Tom Stubbs)博士说:"下颌功能转变的时间与新的更大更快的食草动物的进化相吻合,这种食草动物会给捕食者带来更大的挑战。食肉动物受伤或被杀的风险增加了,所以一些近体食肉动物变得更大、更善于杀戮,以克服这些风险"。这一转变反映了捕食者与猎物之间相互作用的新动态,表明陆地上的生命发展得更快了。信息图表展示了下颌功能解剖学和身体大小的差异,以及在研究中发现的古代食肉类合趾目动物更多类似哺乳动物行为的潜在生态推论。图片来源:Suresh A. Singh 的作品。图片插入来源:克鲁格目击高清。古生代晚期是动物首次开始完全在陆地上生活、进食和繁殖的时期,该研究的共同导师迈克-本顿(Mike Benton)教授说,"它们完全变成了陆生动物,在新的栖息地定居,并在远离它们以前依赖的水生环境的内陆开发新资源。我们的研究结果表明,随着这些早期陆生动物越来越适应陆地生活,它们所面临的选择性压力也发生了变化捕捉另一种能够快速移动并长得更大的动物要比捕捉滑溜溜的小鱼或两栖动物困难得多。"艾米丽-雷菲尔德(Emily Rayfield)教授也是这项研究的共同导师。她补充说:"捕食者与猎物之间的相互作用是当今动物行为的重要驱动力,因此,通过数百万年的解剖进化看到这种影响,并发现它们有可能推动我们自身进化史上的一些重大飞跃,是一件非常了不起的事情。它凸显了古生物学家如何利用形式与功能之间的关系来探索不同的史前动物可能是如何生活的,这可以告诉我们很多关于地球上生命进化的信息。"研究人员还发现,合体食肉动物的形态多样性在这一转变之后有所增加,在二叠纪中晚期大约 2.65-2.51 亿年前增加了适应更快撕咬速度或更强撕咬力的新功能类群。通过评估这些新食肉动物物种的大小在不同群落中的比较,他们意识到这些群落可能已经开始与现代食肉哺乳动物的群落非常相似。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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中国侏罗纪标本改写哺乳动物生命树演化结构

中国侏罗纪标本改写哺乳动物生命树演化结构 这两个研究为哺乳动物同源关系提供了新的视角,并重塑了早期哺乳动物的系统发育。两篇研究论文于2024年4月3日在国际期刊《自然》上同期发表。蜀兽是侏罗纪早期小型哺乳动物,具有特殊的假磨楔齿,即其下臼齿三角座前面有一个“假跟座”(盆状结构)。相比之下,哺乳动物的磨牙具有磨楔齿,其跟座位于三角座后面,接收上臼齿的原尖,并与上牙形成精确咬合,用于食物的加工/咀嚼。蜀兽曾在系统发育上与南方磨楔齿兽(Australosphenidans,包括现存的单孔目动物和近亲)关系更近,但这种系统关系是有争议的,并且在哺乳动物的研究中留下了一些形态学、古地理和功能等令人困惑的问题。在第一篇论文中,研究人员对内蒙古道虎沟中侏罗世(1.68-1.64亿年前)的两个标本进行了研究,建立了蜀兽的一个新属种,周氏近柱齿兽(Feredocodon chowi)。根据完整的牙列、咬合关系和牙齿序列同源性的证据,研究人员提出了一种新的解释:蜀兽的假磨楔齿实际上与另一种已灭绝的哺乳动物柱齿兽(Docodonta)的臼齿模式是同源的。根据修正后的牙齿特征重建的系统发育分析结果表明,一个类似摩根齿兽的祖先独立地产生了三个主要的哺乳动物类群:柱齿形兽(Docodontiformes,包括柱齿兽和蜀兽),异兽(Allotheria)和全兽(Holotheria,包括对称齿兽,兽类和近亲)。早期哺乳动物臼齿进化方向是,由类似于摩根齿兽(Morganucodon)的三尖一排的牙齿形式,在三个大类中以不同的方式,逐渐变宽变复杂,以适应更有效的食物加工。论文研究对单孔类(现生动物代表如鸭嘴兽等)的起源提出了新的观点,改写了哺乳动物生命树早期演化的结构。在第二篇论文中,重点研究了来自中国禄丰早侏罗世(2.01-1.84亿年前)的第二种新的、更原始的类似摩根齿兽的哺乳动物,杨氏滇尖齿兽(Dianoconodon youngi),和上述周氏近柱齿兽的中耳。众所周知,一些早期哺乳动物有双颌关节,随着时间的推移,内侧的原始颌关节的组分演变成了中耳的一部分,这些化石记录了这种转变的过程。两个属种下颌的不同特征显示:下颌其中一个关节逐渐失去了承压功能,而中耳开始渐渐适应了行使听力功能。新的证据揭示了骨化的麦氏软骨在中耳演化的过渡过程中起了一种稳定器的作用,而方骨的内侧向位移则对起负重作用的颌关节转换至中耳结构发挥了关键作用。该研究有力地支持了哺乳动物中耳渐进演化的观点,并为哺乳动物中耳演化这个世界难题提供了以中国材料为基础的完整证据链。本研究中周氏近柱齿兽(Feredocodon chowi)和杨氏滇尖齿兽(Dianoconodon youngi)分别以周明镇院士和杨钟健院士的名字命名,以纪念两位在早期哺乳动物研究中的贡献。本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。图1. 周氏近柱齿兽和杨氏滇尖齿兽生态重建图2. 周氏近柱齿兽正、副型标本图3. 蜀兽牙齿咬合关系及两种牙尖同源性假说:左(c, e)传统认识;右(d, f)新观点图4. 杨氏滇尖齿兽头骨及齿列重建图5. 哺乳中耳渐进演化系统框架及颌关节转移示意图 ... PC版: 手机版:

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两只侏罗纪“小鼠” 竟能改写哺乳动物演化结构

两只侏罗纪“小鼠” 竟能改写哺乳动物演化结构 早期哺乳动物牙、耳如何演化?伴随着越来越多古老化石的出土,古生物学家发现,早在2亿年前的侏罗纪,最早的哺乳动物就已经出现了。三叠纪中后期,爬行动物便开始朝着哺乳动物的方向进化,在这一演化过程中,有两个最为重要的形态和功能变化,表现在牙齿从简单到复杂以增加食物的摄取能力,下颌头骨关节变为中耳听骨组合以提高听觉效力。牙齿特征是鉴定哺乳动物同源关系,即哺乳动物“认亲”的关键要素。1982年,中国科学院院士周明镇和澳大利亚维多利亚博物馆资深研究员托马斯·里奇合作,报道了产自四川自贡地区侏罗系一段带颊齿的下颌标本,建立了董氏蜀兽。蜀兽具有特殊的下臼齿,跟座位于三角座的前端而非后端。这种特殊的假磨楔齿在咬合过程中,上原尖咬在下跟座里,上下齿尖、齿脊间既有剪切,又有挤压研磨功能,是哺乳动物特有的高效处理消化食物的方式。在最近20年中,占主导地位的观点认为,蜀兽这种具有假磨楔齿的类群,和澳大利亚磨楔齿类(包括现生单孔类)的关系最近。然而,有些学者并不认同,他们发现,蜀兽牙齿和澳大利亚磨楔齿类的差别巨大,从形态、功能和演化上都存在无法解释的难点。与此同时,学术界对蜀兽与柱齿兽(侏罗纪时期的一种哺乳动物)的同源关系也存争议。有观点认为,蜀兽假跟座的牙齿特征与柱齿兽类相对应,因此将蜀兽归入到柱齿兽类。还有观点认为,蜀兽具有和磨楔齿一样的三角座,而柱齿兽不存在三角座,因此柱齿兽的假跟座和蜀兽的假跟座是独立起源的。科研人员此次借助不同的高精度CT开展了多次扫描,最终将内蒙古宁城道虎沟出土的中侏罗纪的两块标本,确认为蜀兽,并对假磨楔齿的概念提出了全新的解释。在第一篇论文中,研究人员对内蒙古道虎沟中侏罗纪时期(1.68亿年至1.64亿年前)的两个标本进行了研究,建立了一个蜀兽新属种“周氏近柱齿兽”,并根据牙齿研究的系列证据提出了一种新的解释:蜀兽的假磨楔齿与南方磨楔齿类无关,而与另一种已灭绝的哺乳动物的臼齿模式同源。该研究对单孔类的起源提出了新的观点,改写了哺乳动物生命树早期演化的结构。第二篇论文研究了来自云南禄丰早侏罗纪(2.01亿年至1.84亿年前)的第二种新发现的、更原始的哺乳动物“杨氏滇尖齿兽”和上述“周氏近柱齿兽”的中耳。这两个新属种的标本,提供了迄今为止中生代哺乳形动物中保存最为完整的下颌中耳结构,补上了从双颌骨关节到过渡型中耳单颌关节中间缺失的演化证据。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员毛方园表示,研究为哺乳动物中耳演化这个世界难题提供了以中国材料为基础的完整证据链。中耳演化和牙齿演化的成果,将促进早期哺乳动物演化研究翻开新篇章。 ... PC版: 手机版:

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