新研究表明，哺乳动物内耳是趋同进化的一个显著例子

Josiah02

一项新研究揭示了哺乳动物内耳令人惊讶的趋同进化。由维也纳大学的 Nicole Grunstra 和康拉德·洛伦茨进化与认知研究所 (KLI) 的 Anne Le Maître (克洛斯特新堡) 领导的国际研究小组发现，一群高度分化的哺乳动物，被称为非洲兽总目 (Afrotheria)，以及与其关系较远但生态非常相似的哺乳动物，独立进化出了相似的内耳形状。
该研究发表在《自然通讯》上。
脊椎动物的内耳位于骨质头骨内，对听觉和平衡很重要。长期以来，人们一直认为，动物内耳复杂形状的多样性反映了对不同环境和运动行为的适应。同时，内耳的形状也与进化史有关，近亲物种的内耳形状往往比远亲物种更相似。
这表明中性（非适应性）进化在塑造内耳形态方面可能比以前认为的更重要。一项针对不同哺乳动物内耳的新研究为这一问题提供了新的见解。
通过虚拟 3D 模型进行澄清
包括维也纳自然历史博物馆研究人员在内的进化生物学家和古生物学家团队研究了非洲兽总目动物内耳的形状。非洲兽总目动物群由解剖结构和栖息地差异巨大的相关哺乳动物组成，包括土豚、大象、金鼹鼠、蹄兔、啮齿类象鼩和海牛。
研究人员将它们的耳朵形状与其他在解剖学、生态学和/或运动行为上类似但与它们关系很远的哺乳动物进行了比较，例如食蚁兽、“真正的”鼹鼠、啮齿动物、刺猬和海豚。
研究团队对博物馆藏品中的头骨进行了 X 射线显微断层扫描，并据此重建了内耳的虚拟 3D 模型。然后，他们比较了非洲兽类和它们的类似物的内耳形状，并分析了耳朵形状与栖息地和运动的关系。
通过共同选择压力实现独立进化
“我们发现，类似物种之间的内耳形状比非类似物种之间的内耳形状更相似，即使后者拥有更近的共同祖先，因此关系更密切，”该研究的第一作者妮可·格伦斯特拉（Nicole Grunstra）解释道。
例如，海牛的耳朵形状与大象或蹄兔（非洲兽亚目动物的近亲）的耳朵形状不太相似，而更像海豚（一种亲缘关系远得多的哺乳动物）。这种形状相似性与对严格水生环境的适应相对应。该研究还发现，在具有相同环境或进食策略的其他远亲物种中，例如在地下物种或生活在树上的物种中，也有类似的耳朵形状。
“我们还能够证明，生态形态相似的哺乳动物进化出相似的耳朵形状是为了适应共同的生态位或运动，而不是偶然的，”资深作者 Anne Le Maître 说。这是趋同进化的有力证据，在这个过程中，祖先不同的耳朵形状由于共同的选择压力而独立进化为相似的耳朵形状。
哺乳动物耳朵的进化能力增强
这项新研究似乎与最近针对鸟类、爬行动物和某些哺乳动物的研究相矛盾，这些研究对适应过程在多大程度上塑造了脊椎动物的内耳变化提出了质疑。
一种解释是，当比较生态策略各异的物种（如非洲兽类和许多其他哺乳动物）时，耳朵形状的适应性差异可能表现得尤为明显。另一种可能的解释是，哺乳动物的耳朵具有更高的“进化能力”，即适应性进化的内在能力。
在脊椎动物中，哺乳动物的耳朵尤其复杂。与鸟类、鳄鱼或蜥蜴相比，哺乳动物的耳朵通过颌骨的进化减少和转变以及随后与中耳的整合获得了几个额外的组成部分（而在鸟类和爬行动物中，这些组成部分仍然是颌骨的一部分）。
这种特性使哺乳动物能够感知到更广泛的声音，尤其是高音调。重要的是，它还增加了耳朵的解剖、遗传和发育复杂性，理论预测这将扩大可能进化的耳朵形状范围。
维也纳大学的共同资深作者 Philipp Mitteröcker 补充道：“某种特征的遗传和发育因素的增加为自然选择提供了更多的可转动旋钮，从而促进了不同适应性的进化。”
耳朵进化能力的增强可能为哺乳动物进化过程中适应新环境和运动行为铺平了道路。