哺乳动物的“耳朵”曾经长在下巴之上?
1.2亿年前,中国东北部有着一系列的湖泊和时而喷发的火山,在那里,生活着一种只有7~22厘米左右大小的小型哺乳动物。它死后,变成了化石,穿越亿年时光,于2003年被人类发现。然而,由于它太小了,科学家们无法将它完好无损地提取出来,直到十多年后,有了高分辨率的CT扫描(计算机断层扫描),科学家们在它的帮助下,才可以在不把化石提取出来的情况下更加仔细地研究它。
通过研究,科学家们惊讶地发现,最早的陆地哺乳动物原来是没有耳朵的,今天它们普遍拥有的耳朵是后来进化得来的。这是怎么一回事?
陆地哺乳动物是听力强者
首先,这里有个或许不太引人注意的简单事实:似乎只有陆地的哺乳动物长“耳朵”,就连长期生活在地下,主要靠骨头“听”声音的鼹鼠也有两只可爱的小耳朵。而爬行动物和鸟类等动物的耳朵就像是“内嵌的”,只开两个小洞,再深入一点就是它们的听觉器官,海洋哺乳动物也是如此。
而且,陆地哺乳动物(为了方便,下面将统称为“哺乳动物”)的听力远比其它种类动物的要好。目前发现哺乳动物都能听到至少2万赫兹的声音(哺乳动物当中,人类和大象的听力最差),蝙蝠甚至能听到10万赫兹以上的声音。而爬行动物和鸟类的听力范围一般在100到5000赫兹之间,其听力甚至赶不上人类。
为什么哺乳动物的听力要好这么多?
哺乳动物的耳朵结构都类似,都有外耳、耳道、鼓膜和三块听小骨(砧骨、锤骨和镫骨)。正因为哺乳动物比爬行动物和鸟类等其它动物多了三块听小骨,听力才会那么好:声音先由外耳汇集,然后传入耳道直达鼓膜,引起鼓膜振动然后带动三块听小骨振动,然后使它们听到。如果这三块听小骨受到了损伤,哺乳动物的听力就会下降,严重的话则会失聪。
而其他动物则没有那三块听小骨。对于爬行和两栖动物而言,声音直接通过它们的鼓膜,依次进入中耳、内耳和耳蜗,随后它们听到声音。鸟类通过一些羽毛,对声音聚焦,声音依次经过外耳道、中耳、内耳和耳蜗,然后被听到。
“咀嚼”的结果
这样看来,哺乳动物听力好的关键就是这三块听小骨了。关于这三块听小骨的起源,科学家们通过观察人类和其他哺乳动物的胚胎成长,发现砧骨和锤骨这两块听小骨刚开始的时候是跟下颌骨连在一起的。于是科学家们提出这样一个假设:哺乳动物如今的耳朵是进化出来的。只是苦于没有其他证据,所以这个假设当初没能被证实。
直到那种小型动物化石被仔细研究,然后科学家发现它的砧骨和锤骨虽然与下颌骨很接近,但它们两已经完全与下颌骨分离了,科学家们才逐渐肯定,哺乳动物们的耳朵不是“天生”就有的。
至于为什么那两块听小骨会分化出来,科学家们还没有一致的结论。但已经有了一个猜测,那就是咀嚼推动了那两块听小骨的分化。实际上,咀嚼是哺乳动物特有的功能。咀嚼需要有一个灵活的下巴:可以上下移动,也可以左右移动。
但是原来的砧骨和锤骨是与下颌骨连接在一起的,这使得下巴只能上下咬,不能左右磨。为了解放下巴,砧骨和锤骨就分离了出来,然后随着时间的推移,逐渐发展成如今的听小骨。听力也因此获得了分化和解放,耳朵也出现了,然后越来越发达,随后演变成如今这样子。