兩塊沉睡四十年的化石破解哺乳動物頜關節演化之謎

科技日報記者 陸成寬

兩塊在博物館中“沉睡”數十年的化石，揭開了演化史上一次關鍵“變形”的奧秘。《自然》雜誌24日發表了一項關於哺乳動物演化的重要進展，我國科研人員首次系統提出了哺乳動物頜關節演化的四階段序列，揭示了這一關鍵解剖結構變革的完整路線圖，為理解脊椎動物關鍵特徵演化提供了全新視角。

哺乳動物能咀嚼食物、聽到聲音，離不開頜關節與中耳聽小骨的協同作用。哺乳動物與爬行動物的一個根本區別在於下巴關節。爬行動物的下頜關節骨同時也是傳音結構，而哺乳動物則演化出全新的下頜關節，將聽覺與咀嚼功能分開，實現了“專物專用”，這一分離是界定哺乳動物的關鍵特徵。但受化石材料稀缺影響，這一演化過程的細節始終成謎。

此次研究的兩塊化石均發現於1984年，卻被“忽視”數十年。一塊是來自四川自貢的川南多齒獸化石，原研究者曾提及它有“關節突”，卻未深入探究。在這項研究中，研究團隊利用高分辨率計算機斷層掃描和三維重建技術，發現其擁有獨特的齒骨髁—顴骨窩次生頜關節。這是四足動物中首次發現此類結構，打破了人們對次生關節形態的傳統認知。

另一塊是來自雲南祿豐的摩根獸類化石，這項研究中，研究團隊將其確立為新屬種：祿豐曲髁獸。它的齒骨髁結構簡單，由齒骨外脊末端向上彎折形成，尚未膨大為球狀。這一發現為“哺乳動物齒骨髁起源於齒骨外脊後端”的假説提供了實證，填補了演化過程中的關鍵形態過渡環節。

“基於新發現，我們首次提出原始頜關節與次生關節演化的四階段序列，清晰展現了從‘爬行類’到哺乳動物的頜關節轉變過程。”論文通訊作者、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員毛方園説。同時，研究還揭示出頜關節演化存在多次獨立起源，以往被視為哺乳動物鑑定特徵的承壓性齒骨—鱗骨關節，實際僅能作為哺乳型動物，而非哺乳動物冠羣的鑑定特徵。

值得關注的是，團隊還探索出多元演化驅動機制。此前流行的“體型小型化驅動假説”無法解釋體型較大的植食性川南多齒獸的演化，結合其化石產地發現的疑似洞穴系統，研究團隊提出，環境誘導的發育變異，也就是表型可塑性，可能在頜關節多樣化中發揮重要作用。

毛方園表示，此次研究不僅刷新了對哺乳動物頜關節演化的認知，更構建起首個原始與次生頜關節系統演化框架，證明咬合生物力學、生態行為適應等多種因素共同塑造了頜關節的演化路徑，為脊椎動物形態—功能演化研究提供了寶貴案例。

（中國科學院古脊椎所供圖）