1.2億年前,中國東北部有著一系列的湖泊和時而噴發的火山,在那裡,生活著一種只有7~22釐米左右大小的小型哺乳動物。它死後,變成了化石,穿越億年時光,於2003年被人類發現。然而,由於它太小了,科學家們無法將它完好無損地提取出來,直到十多年後,有了高解析度的CT掃描(計算機斷層掃描),科學家們在它的幫助下,才可以在不把化石提取出來的情況下更加仔細地研究它。
通過研究,科學家們驚訝地發現,最早的陸地哺乳動物原來是沒有耳朵的,今天它們普遍擁有的耳朵是後來進化得來的。這是怎麼一回事?
陸地哺乳動物是聽力強者
首先,這裡有個或許不太引人注意的簡單事實:似乎只有陸地的哺乳動物長「耳朵」,就連長期生活在地下,主要靠骨頭「聽」聲音的鼴鼠也有兩隻可愛的小耳朵。而爬行動物和鳥類等動物的耳朵就像是「內嵌的」,只開兩個小洞,再深入一點就是它們的聽覺器官,海洋哺乳動物也是如此。
而且,陸地哺乳動物(為了方便,下面將統稱為「哺乳動物」)的聽力遠比其它種類動物的要好。目前發現哺乳動物都能聽到至少2萬赫茲的聲音(哺乳動物當中,人類和大象的聽力最差),蝙蝠甚至能聽到10萬赫茲以上的聲音。而爬行動物和鳥類的聽力範圍一般在100到5000赫茲之間,其聽力甚至趕不上人類。
為什麼哺乳動物的聽力要好這麼多?
哺乳動物的耳朵結構都類似,都有外耳、耳道、鼓膜和三塊聽小骨(砧骨、錘骨和鐙骨)。正因為哺乳動物比爬行動物和鳥類等其它動物多了三塊聽小骨,聽力才會那麼好:聲音先由外耳匯集,然後傳入耳道直達鼓膜,引起鼓膜振動然後帶動三塊聽小骨振動,然後使它們聽到。如果這三塊聽小骨受到了損傷,哺乳動物的聽力就會下降,嚴重的話則會失聰。
而其他動物則沒有那三塊聽小骨。對於爬行和兩棲動物而言,聲音直接通過它們的鼓膜,依次進入中耳、內耳和耳蝸,隨後它們聽到聲音。鳥類通過一些羽毛,對聲音聚焦,聲音依次經過外耳道、中耳、內耳和耳蝸,然後被聽到。
「咀嚼」的結果
這樣看來,哺乳動物聽力好的關鍵就是這三塊聽小骨了。關於這三塊聽小骨的起源,科學家們通過觀察人類和其他哺乳動物的胚胎成長,發現砧骨和錘骨這兩塊聽小骨剛開始的時候是跟下頜骨連在一起的。於是科學家們提出這樣一個假設:哺乳動物如今的耳朵是進化出來的。只是苦於沒有其他證據,所以這個假設當初沒能被證實。
直到那種小型動物化石被仔細研究,然後科學家發現它的砧骨和錘骨雖然與下頜骨很接近,但它們兩已經完全與下頜骨分離了,科學家們才逐漸肯定,哺乳動物們的耳朵不是「天生」就有的。
至於為什麼那兩塊聽小骨會分化出來,科學家們還沒有一致的結論。但已經有了一個猜測,那就是咀嚼推動了那兩塊聽小骨的分化。實際上,咀嚼是哺乳動物特有的功能。咀嚼需要有一個靈活的下巴:可以上下移動,也可以左右移動。
但是原來的砧骨和錘骨是與下頜骨連接在一起的,這使得下巴只能上下咬,不能左右磨。為了解放下巴,砧骨和錘骨就分離了出來,然後隨著時間的推移,逐漸發展成如今的聽小骨。聽力也因此獲得了分化和解放,耳朵也出現了,然後越來越發達,隨後演變成如今這樣子。