在你的中耳中有三块骨头——人体中最小的骨头之一——它们将来自鼓膜的振动传递到耳蜗，从而显著提高你的听力。它们统称为听小骨，是哺乳动物独有的。爬行动物和鸟类都只有一个中耳骨——那些本应是它们的“听小骨”的骨头，反而与它们的下颌关节融合在一起。尽管听小骨很小，但它们是一项强大的进化创新，在哺乳动物中独立出现了多次——这不仅是因为听力的提高，还因为它们与下颌的分离使这些动物能够适应更广泛的食物来源。没有听小骨，古代哺乳动物可能只是大型捕食者的晚餐——或者因饥饿而灭绝——而不是成为我们遥远的祖先。从某种意义上说，听小骨的出现可能增加了我们存在的几率。现在，根据周四发表在《科学》杂志上的研究，人们找到了长期以来寻找的这一划时代进化路径第一步的化石证据。
研究人员在中国东北部挖掘一个1.23亿年前的火成岩地层时，发现了六个（在古生物学中数量可观）之前未知的物种的化石，他们将其命名为Origolestes lii。Origolestes是兽类哺乳动物的祖先，兽类哺乳动物包括今天所有胎盘哺乳动物和有袋动物。研究人员说，它的发现填补了哺乳动物听觉结构进化中的一个缺失环节。
该研究的第一作者，美国自然历史博物馆（AMNH）和中国科学院的古生物学家毛方园称这些化石“绝对令人惊叹”。毛和她的同事分析了几个标本的听小骨，并注意到骨头与连接下颌的骨化软骨之间存在明显的间隙。毛说，这一发现表明了听小骨与下颌分离的进化时刻，将先前整合在一起的听觉和咀嚼两个功能系统分开。“这最后一步消除了两个系统的物理限制，为听觉和咀嚼的更好、更高效的发展提供了更大的潜力，”毛说。“这也许是促成兽类成功的原因之一。”
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有了古生物学的后见之明，这种情况似乎确实如此。将听小骨与下颌骨分离非常有用，以至于至少有三条进化途径导致了哺乳动物的出现，这个过程被称为趋同进化。该研究的通讯作者，AMNH和纽约市立大学研究生中心的古生物学家孟津说，这种分离还允许后来出现适应性变化，例如听到高频声音或吃不同类型的食物的能力。
孟津合著的另一项研究，于11月发表在《自然》杂志上，对一种遥远的、先前未知的哺乳动物Jeholbaatar kielanae进行了有趣的对比，它与Origolestes生活在同一时期。Jeholbaatar属于一个现已灭绝的哺乳动物谱系，称为多瘤齿兽，这个谱系延续了1亿多年。像所有多瘤齿兽一样，它以一种来回切割的方式咀嚼食物。这种独特的咀嚼方法可能有助于多瘤齿兽的长期成功，但也意味着Jeholbaatar必须具有非常特定的下颌结构，这限制了其中耳进化的选择，从而导致了一种完全独特的结构。
俄克拉荷马州立大学的脊椎动物古生物学家安妮·韦尔撰写了一篇关于孟津在《自然》杂志上发表的论文的配套文章。“问题是，‘这种情况在整个基础哺乳动物进化过程中是否持续发生，因为它能提高听力？还是说，驱动力是它能改善食物加工？’”她说。对于Jeholbaatar，食物加工显然是更可能的推动力。“但这仍然给其他谱系留下了一个悬而未决的问题，”她说。
一旦Origolestes的听觉和咀嚼分离，每个系统就可以独立进化。孟说，听觉和咀嚼系统都可能由它们各自不同的发育遗传机制调节，进化生物学家将这一过程称为模块化。芝加哥菲尔德自然历史博物馆的哺乳动物学家斯蒂芬妮·史密斯没有参与这两项研究，她说，看到模块（进化生物学术语中的此类系统）以与行为（如咀嚼）相关联的方式独立进化是很常见的。“这不仅仅是关于这些模块的遗传控制，”她说。“这也是一个关于这些模块的功能以及它们的分离是如何让它们进化的故事。”
虽然听小骨和下颌骨在Origolestes的祖先中作为一个复合器官协同工作，但孟说，在它身上看到的分离允许模块化，从而使它的后代之间出现各种各样的专业化耳朵和下颌形态。
芝加哥大学研究早期哺乳动物进化的进化生物学家罗哲西（Zhe-Xi Luo）没有参与这项《科学》研究，他对这项研究的说法不太确定。在查看了作者提供的图像（但不是实际的化石）后，他怀疑耳骨和软骨之间的间隙只是一种骨折，而不是一个深刻的进化飞跃。“这是一种保存伪迹；这在化石中太常见了，”罗说。
毛和孟坚持他们对化石的解释，并指出在四个标本中都保存了听觉骨，并且它们都具有相似的形态。“所有这些都是伪迹的可能性很小，”毛说。孟补充说，虽然不同的解释在古生物学中很常见，但仔细检查化石化的听小骨清楚地表明它没有骨折。罗说他认为需要更多的证据。
听小骨与下颌的分离——毛和孟显然用Origolestes捕捉到了它的快照——非常宝贵，它是哺乳动物进化的一个枢纽。它通过多条进化途径趋同形成，并且至少在兽类哺乳动物中，引发了颌骨和耳朵进化的无数新创新。“它是一个非常小的动物，它有1.23亿年的历史，而且保存得非常好，”韦尔说。“在这个谱系中看到分离的[听骨]真是太酷了。”