【科学家首次揭示人类的中耳曾是鱼类用来呼吸的鳃】
近日,中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞(瑞典)三国科学家,以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果,首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等,是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后,颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂,是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中,喷水孔主要用来吸入水流,是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀,而在原始的硬骨鱼类中,喷水孔主要用来呼吸空气,它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气,适应陆地生活的重要参照。
从2002年起,研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作,并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石,后来把它命名为曙鱼(Shuyu)。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本,而且个头而都非常的小,只有我们的指甲盖那么大,非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年,研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原,前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建,在只有指甲大小的脑颅里,几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现,盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分,这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙,也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲,这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比,曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态,因此,很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓,它的颌弓正好位于眶孔之后,形成眶后壁,而且盔甲鱼只有7对咽弓,分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时,曙鱼脑神经也得到了很精确复原,颜面神经从后脑发出后,沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此,鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据,均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断,舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致,而且开口于头甲腹面,并不像喷水孔那样开口于头甲背面,因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃,还缺少整个证据链条中的最后一环,即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力,终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料,从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃,而非退化的喷水孔,从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
在此基础上,研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程,从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明:随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂,头甲前发育了异常发达的中背孔(单鼻孔),来充当吸入水流的主要呼吸器官,因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊, 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃, 半鳃具有鳃丝,是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源,有颌类成功演化出了双鼻孔, 但是双鼻孔并不与口腔相通, 没有呼吸功能,只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少, 因此眼睛后的第一鳃囊(舌颌囊)被改造成了喷水孔, 成为主要的呼吸器官,这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生, 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类(沟鳞鱼)和最进步的全颌盾皮鱼类(麒麟鱼)均已经具有了喷水孔,因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流, 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气,如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面,通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气,并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明,早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气,作为一种新的呼吸方式,这很可能是鱼类离开水域,登上陆地呼吸空气的一种预适应特征,从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源(如肯氏鱼),成功打通了鼻腔与口腔的通道,鼻孔又成了主要的呼吸器官,从而为鱼类登上陆地用肺呼吸,进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物,面临着一个全新的环境,不得不发展新的感官,以便在空气中更好地生存。
这样,已经失去呼吸功能的喷水孔,经过修饰,逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室,而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小,最终进入到我们的中耳,演化为我们中耳的三块听小骨,并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨,负责将声音传递给大脑,我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此,如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验,我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的,而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
近日,中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞(瑞典)三国科学家,以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果,首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等,是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后,颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂,是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中,喷水孔主要用来吸入水流,是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀,而在原始的硬骨鱼类中,喷水孔主要用来呼吸空气,它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气,适应陆地生活的重要参照。
从2002年起,研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作,并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石,后来把它命名为曙鱼(Shuyu)。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本,而且个头而都非常的小,只有我们的指甲盖那么大,非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年,研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原,前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建,在只有指甲大小的脑颅里,几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现,盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分,这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙,也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲,这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比,曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态,因此,很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓,它的颌弓正好位于眶孔之后,形成眶后壁,而且盔甲鱼只有7对咽弓,分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时,曙鱼脑神经也得到了很精确复原,颜面神经从后脑发出后,沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此,鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据,均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断,舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致,而且开口于头甲腹面,并不像喷水孔那样开口于头甲背面,因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃,还缺少整个证据链条中的最后一环,即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力,终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料,从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃,而非退化的喷水孔,从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
在此基础上,研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程,从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明:随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂,头甲前发育了异常发达的中背孔(单鼻孔),来充当吸入水流的主要呼吸器官,因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊, 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃, 半鳃具有鳃丝,是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源,有颌类成功演化出了双鼻孔, 但是双鼻孔并不与口腔相通, 没有呼吸功能,只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少, 因此眼睛后的第一鳃囊(舌颌囊)被改造成了喷水孔, 成为主要的呼吸器官,这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生, 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类(沟鳞鱼)和最进步的全颌盾皮鱼类(麒麟鱼)均已经具有了喷水孔,因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流, 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气,如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面,通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气,并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明,早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气,作为一种新的呼吸方式,这很可能是鱼类离开水域,登上陆地呼吸空气的一种预适应特征,从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源(如肯氏鱼),成功打通了鼻腔与口腔的通道,鼻孔又成了主要的呼吸器官,从而为鱼类登上陆地用肺呼吸,进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物,面临着一个全新的环境,不得不发展新的感官,以便在空气中更好地生存。
这样,已经失去呼吸功能的喷水孔,经过修饰,逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室,而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小,最终进入到我们的中耳,演化为我们中耳的三块听小骨,并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨,负责将声音传递给大脑,我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此,如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验,我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的,而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
【新规 | 下周起,天津人的生活有大变化!】下周一就是11月1日了
眼瞅着2021年只剩下
最后两个月
不免感慨时光匆匆
年初列的小清单都完成了吗
年终的小目标
还差多少才能完成呢
11月的大幕马上拉开
天津海河传媒中心
马上迎来三周年生日
名咖寄语、主播同贺、城市光影、
多元互动、综艺展演、粉丝福利等
系列活动
即将精彩呈现
与此同时
天津人的生活将在11月
发生重要变化
▼
集中供热提前开启
采暖补贴即将发放
楼梯间禁停电动车
……
一大批新规正组团来袭
关乎看病、购物、出行等方方面面
每一个都会影响天津人的工作和生活
赶紧来看看!
天津新规
11月1日起,天津正式供热
为深入贯彻落实以人民为中心的发展思想,保障全市人民温暖过冬,按照《天津市供热用热条例》和气象综合会商结果,经市委、市政府批准,我市2021-2022采暖期于2021年11月1日零时起正式供热,达标运行。(详情)
天津职工将有两笔补贴到账
自2007年开始,无论是否享受集中供热,在每个采暖季节,用人单位还应为职工每人发放集中供热采暖补助费185元。另外,从2008年起我市职工冬季取暖补贴标准由235元提高到335元,工作满一年以上可享受。这两项补助发放时间在11月15日至明年3月15日期间。
天津发布电动车充电新规
共用走道、楼梯间等处禁停电动车
日前,天津市第十七届人民代表大会常务委员会第二十九次会议修订了《天津市消防条例》,将于2021年11月9日起施行。其中明确,市和区人民政府应当推动新建、改建、扩建电动车集中停放场所以及充换电设施。禁止在共用走道、楼梯间、安全出口等公共区域停放电动车。(详情)
天津这些医疗机构将新增
中医药科室
日前,《天津市中医药条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行。提出政府举办的综合医院、妇幼保健机构和有条件的专科医院应当设置中医药科室。社区卫生服务中心、乡镇卫生院应当设置国医堂。(详情)
天津行政调解将有规可依
《天津市行政调解规定》自2021年11月1日起施行,共39条,用于规范行政调解活动。(详情)
天津司机注意
外地车进京证限行区域扩大
2021年11月1日起,“外地车限行政策新规”将在北京正式实施,外地车辆进京证限行区域扩大,只要进入北京市行政区内道路行驶就需要办理进京通行证。此外,二环(含)内全域将实行外地车禁行政策。(详情)
天津学子注意
2022年高考11月1日起报名
2022年天津市普通高校招生全国统一考试报名工作将于2021年11月1日开始。应届毕业生须于2021年10月31日(含)前取得我市常住户籍,具有我市高中阶段学校高三年级1年学籍并实际就读。同时开启报名的还有天津艺术类专业市级统考和体育类专业市级统考。
构建特色乡村振兴格局
天津出台乡村振兴促进条例
日前,《天津市乡村振兴促进条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行。明确提出构建具有天津特色的乡村振兴格局,打造现代都市型农业升级版。(详情)
天津出台全国首部
促进“碳达峰、碳中和”省级地方性法规
日前,《天津市碳达峰碳中和促进条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,这是全国首部促进“碳达峰、碳中和”省级地方性法规。(详情)
《天津市促进智能制造发展条例》施行
日前,《天津市促进智能制造发展条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,明确本市促进智能制造发展应当坚持创新驱动、市场主导、融合发展、安全可控、系统推进的原则,深入推进制造业数字化转型、网络化协同、智能化变革。(详情)
天津发文保护石油天然气管道
日前,《天津市石油天然气管道保护条例》经市十七届人大常委会第二十九次会议审议通过,自2021年11月1日起施行,明确任何单位和个人不得实施危害管道安全的行为。(详情)
全国新规
不得进行“大数据杀熟”
《个人信息保护法》11月1日起实施
十三届全国人大常委会第三十次会议8月20日表决通过《中华人民共和国个人信息保护法》,自2021年11月1日起施行。明确不得过度收集个人信息、大数据杀熟,对人脸信息等敏感个人信息的处理作出规制,完善个人信息保护投诉、举报工作机制……这部专门法律充分回应了社会关切,为破解个人信息保护中的热点难点问题提供了强有力的法律保障。
京津冀及周边将实施钢铁行业
错峰生产
近日,工信部、生态环境部发布《关于开展京津冀及周边地区2021-2022年采暖季钢铁行业错峰生产的通知》。实施时间为2021年11月15日至2022年3月15日。实施范围为北京市,天津市,河北省石家庄、唐山、邯郸、邢台、保定、沧州、廊坊、衡水市以及雄安新区,山西省太原、阳泉、长治、晋城市,山东省济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽市,河南省郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳市(含河北省定州、辛集市,河南省济源市)。承德、张家口、秦皇岛、临汾、日照、临沂、潍坊、泰安参照执行。
《电动汽车换电安全要求》上线
5月13日,市场监管总局(国家标准委)批准发布《电动汽车换电安全要求》国家标准,这是汽车行业在换电模式领域制定的首个基础通用国家标准,有助于提升换电电动汽车在机械强度、电气安全、环境适应性等方面的安全水平,保障换电电动汽车的安全性。这一国标将于 2021 年 11 月 1 日起实施。
制造业中小微企业
11月起可缓缴税款
10月27日召开的国务院常务会议决定,对年销售收入2000万元以下的制造业小微企业(含个体工商户),其实现的税款全部缓税;对年销售收入2000万元至4亿元的制造业中型企业,实现的税款按50%缓税,特殊困难企业可依法特别申请全部缓税。缓税自今年11月1日起实施,至明年1月申报期结束,预计可为制造业中小微企业缓税2000亿元左右。
特种作业操作证
电子证照标准来了
10月18日,应急管理部发布《关于印发特种作业操作证电子证照标准的通知》,自2021年11月15日起实施。通知明确,特种作业人员取得《中华人民共和国特种作业操作证》后,方可上岗作业。特种作业操作证目前支持的作业种类包含电工作业、焊接与热切割作业、高处作业、制冷与空调作业等,还包括煤矿、金属及非金属矿山作业、危险化学品行业、石油天然气作业等。
绿色食品防伪标签
11月1日起停止印制
为适应绿色食品事业发展的需要,进一步规范绿色食品标志使用,方便绿色食品获证企业用标,中国绿色食品发展中心决定停止印制绿色食品防伪标签,推行使用粘贴式标签。
2021年只剩最后2个月了
与其感慨时光匆匆
不如全力以赴奋斗
为今年画上一个满意的句号!
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制造业中小微企业
11月起可缓缴税款
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特种作业操作证
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绿色食品防伪标签
11月1日起停止印制
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~内生毒和环毒境素侵蚀体人是渐进和连续不间的断,排毒程过也必须与其相适应,可不能一劳永逸。 ͏
酵素排更毒具有这种连续性不间断特的点,为因它操作方便,安有全效。长期并连续持坚酵素养生毒排,不没仅有任何副作用,而且体身健康况状会越来越好。 https://t.cn/R2Wx0JY
~内生毒和环毒境素侵蚀体人是渐进和连续不间的断,排毒程过也必须与其相适应,可不能一劳永逸。 ͏
酵素排更毒具有这种连续性不间断特的点,为因它操作方便,安有全效。长期并连续持坚酵素养生毒排,不没仅有任何副作用,而且体身健康况状会越来越好。 https://t.cn/R2Wx0JY
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