#科学家揭示人类中耳曾是鱼类用来呼吸的鳃# 目前,已经有充分胚胎和化石证据证明我们的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来,而鱼类的喷水孔又是从何而来?这是困扰学术界长达百年的世纪难题。

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。

困扰学术界的百年难题

早在1822年,法国解剖学家圣西兰就发表了他的经典著作《解剖哲学》, 先验性的提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年,德国著名解剖学家卡尔·根格包尔(Carl Gegenbaur)第一个从详细的解剖学(包括鳃弓、脑神经、肌肉等)角度,提出了脊椎动物头部的分节理论,认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样,是系列同源构造,都是头部的分节之一。

1937年,英国古生物学家沃特森(Watson)进一步提出了 “自由舌弓理论”(aphetohyoidean theory),该理论认为:有颌类中支持颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ,而是一个普通的鳃弓, 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的,尚未退化的鳃裂,而非喷水孔,从而代表了早期有颌类的一个原始状态。

这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找这样一个未退化鳃裂的热潮。经过一个世纪的寻找,各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石,也没有找到确切化石证据。

来自中国的化石证据

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。

咽鼓管曾是鱼类呼吸的主要通道

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。

如今咽鼓管就像我们的盲肠一样,貌似已经没有什么功能了,但它却曾经是鱼类呼吸的主要通道,如今却成了鱼类遗留给我们的演化残迹。换句话说,我们鱼祖先曾经用我们的耳朵来呼吸,生物演化就是如此的奇妙。

该研究的共同作者包括中国科学院院士朱敏,英国皇家科学院院士Philip C.J. Donoghue和瑞典皇家科学院院士Per E. Ahlberg。

该研究得到中国科学院战略性科技先导专项,国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。

相关论文信息:https://t.cn/A6XW88ZY(作者:崔雪芹 来源:中国科学报)

时间过得真快,你离开我已经29个小时了。在那边你还好吗?我好想你啊宝贝![泪]


从发病到你走,短短半个月时间。在这半个月时间里,你受了无尽病痛的折磨,但是你很坚强,从始至终你只叫过一次,那次应该是你最痛的一次吧![悲伤]

当得知你得了肥大细胞瘤后,我们没有一刻想过要放弃你,满脑子想的都是去哪?哪家医院最权威?怎样才能给你把病治好!解封当天,爸妈带你去了上次给你做手术的医院,经过各种检查,穿刺后,确诊你为肥大细胞瘤,第二天我跟着一起去了总院,经过二次穿刺和腹腔彩超后,看到这个肿瘤大概占了半个腹腔得位置,离大动脉非常近,不适合手术,只能吃药(帕拉定靶向药)维持,但是即使吃上也不一定有用,可能会缩小,也只是可能!在这里输了五天的液,可是没有一点好转的迹象,还是一直吐一直拉血便,这个时候食欲还是可以的。接着找了第二家医院,在这家医院又重新做了一系列的检查,最后打了止吐针和开了肠胃药。可是并不对症,还是一直吐一直拉,这个时候的精神状态和食欲也还行。最后又找了第三家医院,到了这里,还是同样的流程,但是打从来到这里后,当天到家,状态就开始不行了,精神不振,不想起来一直趴着,食欲也开始下降,准确的来说,也就是从这一天开始不吃饭了,(事后才得知这家医院在没有通知我们的情况下又做了一次穿刺,不知道是不是这次的穿刺导致了我宝贝病情迅速恶化)[怒]这家医院的医生说宝贝除了肿瘤外还有胰腺炎,上网查了胰腺炎的症状,跟前期的症状非常像(频繁伸懒腰动作,不停的撅屁股往后tun),在这里输了三天的液,仅仅三天的时间,我的宝贝状态越来越差,一点也不愿意起来,哪怕膀胱憋的很大也不愿意起来,将近48小时后终于跌跌撞撞起来尿了两大泡,颜色呈黄色捎带一点咖色,这泡尿也是宝贝生前最后的一次![泪]第二天晚上呼吸就开始不在正常,虽然从去年11月份开始吃上的心脏病药,但是心脏一直都还算是蛮平稳的,可这次,呼吸不止急促,吸气也非常的费劲,跟缺氧似的,这种状态从凌晨两点直到早上七点多才好了点,第三天晚上又开始上述症状,持续时间更长,到了28号上午八点左右才有所好转,仅仅好转两个小时左右又开始发作,直到下午两三点症状才稍有减轻,似睡非睡了两三个小时后,下午五点多症状更加的严重了,呼吸更加的费劲,每吸一口气眼珠子瞪得又大又圆,看的心都要碎了,舌头从一开始的红润到浅白再到轻微的发紫!从最初能吃能喝吃完又吐又拉,到最后不进食,站不起来,精神恍惚,正常的排泄都成问题,之前每个医生都对这个病做了最后的判决,可是我们不死心,依然觉得宝贝肯定可以闯过这一关,但是看到这半个月来不但没有一丝的好转,反而情况越来越糟,全家人在无尽的痛苦中做了最后的决定,安乐![泪]也许你能听懂我们的言语和感受到我们搂着你时对你不舍得哭泣吧,你一直抬不起来的头突然支棱了起来,左看看右看看,当我爸抱着你在房间里转了一圈让你看完最后一眼到楼下后,我突然发现你的舌头吐出来好长一节,特别的紫,摸了一下冰冰凉,不知道是不是因为你已经意识到了什么才会这样!到了那里,在等待医生拿药的时候,我蹲下看着你的样子,直到此刻我还清晰的记得你那双无奈与不舍的眼神,和你很小很小的哭泣声,纵然我们有千般的不舍,但是我们真的不想看到你那痛苦的样子,也许我们喜欢感同身受吧!打完第一针麻醉后,准备开始安乐,但是看到你还有轻微的意识我们让医生再等等,过了十分钟看到你还时不时的在动,医生又给你打了一针麻醉,过了几分钟后你听到我爸的声音后尾巴突然翘了起来,宝贝啊,你当时是不是特别的不舍啊![泪]最后医生给你打了安乐后宣布了死亡时间,2022年5月28日晚19点30分[泪][泪][泪][泪][泪]

我亲爱的球宝儿啊,写到这里,我又开始难过得要死了,我好想好想你啊!从2010年你来到我家后从没有一天离开过我们,这次是你第一次离开我们,也是永远的离开了我们!感谢你这12年来的陪伴,希望在那边你要好好的照顾自己,要开开心心的跟小朋友一起玩耍,不要为我们难过,百年之后我们就又可以在一起了[委屈]这会你是不是早已进入梦乡了呀,以前在家你七八点都开始睡觉了。好了,不打扰你了,晚安球宝儿,记住那天我给你说的话啊,不管时间过了多久,你永远都是我最爱的宝贝,唯一的宝贝,永远的宝贝!平时多来看看我,我每天都会在家等着你的,有什么想对我说的也可以托梦给我啊,千万不要忘记了啊宝贝[泪][泪][泪][泪][泪]永远爱你

老乌龟报恩:欠你三分,还你七分,你却倒恨我三分!#炼心篇#

古代,有一位青年叫宸,自幼聪慧却气量狭窄,小小年纪能通读诗书,却不苦心钻研,好吃懒作却想升官发财。

一天,他在街上不知听谁说起,万年的乌龟壳可以给人带来好运,能给人带来源源不断的财富,宸夜思梦想,终日闷闷不乐。

话说心诚则灵,念念不忘,必有回响,宸一次帮家人到山上放羊时,在一颗老树下偷懒乘凉时,竟无意发现交错的树根之间,好像有个洞。

正在兴奋的他心想,老天真是待我不薄,莫非这真是个乌龟洞不成?大喜之下,他也不管那三七二十一,用手向洞里伸去。

谁知他竟摸到了一个滑溜溜的东西,很凉,很软,大概有拳头般那么宽。宸惊呼,今儿个气运到了,这莫非是个万年老龟的脖子!

宸想也不想,一把抓住这个滑溜溜的东西,将它从洞里带了出来,说时迟那时快,只见一条背部夹杂着黑白斑斓图案的毒蛇被他从洞里拉了出来。这蛇头虽小,嘴巴却张的有小儿进食的碗那么大,口中还包裹着数个椭圆形状、白里透黄的蛋,伴随着的是丝丝落地的毒液

宸看此状况,嗷嗷大叫,一下把毒蛇重重的丢在地下,蛇因为口部发力,行动不便,一时间也没有转过头咬他,读过书的他知道,那就是乌龟蛋。

想到保命要紧,宸顾不上乌龟不乌龟,拔腿就跑,那毒蛇感觉宸开始运动后,竟转过身开始追他。

宸回头一看毒蛇正在身后穷追不舍,跑的更快,一个不留神,脚卡在石头缝,直接摔晕了过去,倒地之前,宸心想,完蛋了。

宸做了个一个很长的梦,梦中有个弯腰驼背的老头,向他作揖致谢,并说道:“少侠及时出手相助,否则老身再来晚点,唯一的血脉就要断了。”
此时的宸以为自己就这样冤死而愤怒,并没有领这老者的情,抬了抬手说:“勿要虚头巴脑讲一些怪话,要真感谢,就来点真的。”

驼背老者说:“少侠醒后,拿着这块鳞片,放在身上,可保你心想事成,荣华富贵,但切忌一点,不要碰那乌纱帽,不要当官。”

说完这句话后,宸就醒了,手里还捏着那块鳞片,他将鳞片放进衣服夹层里,用手将全身上下摸了个遍,发现完好无损后,欣喜若狂,打算返程回家。

刚走没两步,他踩到了一个软绵绵的物体,低头一看,只见刚才穷追不舍的那条毒蛇,看不出死因,但可见已经死去多时,长长的舌头还没来得及收回,耷拉在地下。

宸回家之后正在苦恼今天在山上的羊因为这场闹剧还没赶回家,不知怎么和父母说时,母亲看他回来,却激动的说:“儿啊!你父亲今天锄地你看发现了什么?好几块金子呢!咱们家要发财了!”

宸联想到之前做的梦,明白了这是那个老者在报恩呢。他只努了努嘴,心里并不满意,这算啥,也就够买几块地,当个乡绅。

仅仅不到一年,宸利用父亲挖来的金子,连续做了许多买卖,每次宸只要想赚钱,必定赚的满盆剔透,很快宸成为了方圆百里最富有的人,他的庄园得有一个池塘那么大,他的花园充满了莺莺燕燕,欢歌笑语。

又过去了几年,年少富贵的宸,有些腻了,尤其是无意间听下人们聊起他时,正在议论“再有钱又怎么样,知府有兵、有权,哪天看他不顺眼,一句话他就没了。”

宸下了决心,他要做官。此后宸的庄园里,不再是莺莺燕燕,而是文人政客,宸想通过他们引荐,做当地最大的官。

就在文人政客到访的第一天,宸无意间发现,一直放在衣服夹层的鳞片,竟然在跳动!宸想起了那天驼背老者说的话,他反应过来,恶狠狠的对着鳞片说:“我救了你的孩子,如此重的恩情,你却连官都不让我做!真是忘恩负义!”

宸随后忘掉此事,上下打点,很快,京城传来了消息,皇旨下来了,宸做官的梦也要实现了。就在皇旨到他家的前一天晚上,宸做梦又梦到了驼背老者。

“少侠,咱别做官了,就安心享受荣华富贵吧,你得来的财富还不够你花吗?”驼背老者在苦苦哀求着宸,宸指着老者说道:“你可别忘了,我救了你的孩子!你不继续报答我,还要阻拦我,是何居心!”

驼背老者听完此话,脸色一暗,头低了下去,“也罢,也罢,你我的缘分已尽,气数到了”说完这话,驼背老者扭头就走了,宸远远看去,就像背着龟壳的人。

“大胆,你还不接旨!”宸一下醒过来,发现不知何时,公公已经到了他面前,读完了皇旨,看着周围围观的人群,又想起做的梦,宸一阵犹豫,还是跪着接了皇旨。

就在接旨的那一刻,宸突然发现,衣服夹层的鳞片,完全粉碎。他只听见碎掉的鳞片传来了驼背老者的声音:“欠你三分,还你七分,你却怪我没给你十分,还倒恨我三分,那罢了,我的魂你拿走吧!”

宸在此时突然明白了,这个驼背老者就是当年那个乌龟洞的主人,一个成精了的乌龟!

因改朝换代,宸做官不到半年,新皇清正廉洁、施行新政,不仅将宸当买官的典型杀了头,一笔将他的家产充公。

古代流传着有一个不成文的规定,妖精不能涉及官场,更不能扰乱朝纲!

总有些人在帮助别人后,对别人的报恩当做理所应当,甚至会反过来过度索取。


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