對現代負鼠(上左)和遠古巨顱獸(下右)進(jìn)行的CT掃描顯示了嗅球(粉色)在哺乳動(dòng)物大腦中的擴張。
(圖片提供:Matt Colbert,得克薩斯大學(xué))
在恐龍于2億年前統治地球之時(shí),一小撮夜行性的、與鼩鼱類(lèi)似的原始哺乳動(dòng)物卻在不知不覺(jué)中找到了一條生存策略,并最終走向了“大”腦的進(jìn)化之路。兩具與哺乳動(dòng)物類(lèi)似的遠古爬行動(dòng)物頭骨化石表明,對于更為敏銳嗅覺(jué)的自然選擇在早期哺乳動(dòng)物中最早**了更大的腦的進(jìn)化。研究人員在最新一期出版的美國《科學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。參與此項研究的美國賓夕法尼亞洲匹茲堡市卡內基自然歷史博物館的古生物學(xué)家羅哲西指出:“哺乳動(dòng)物并不是因為思考而得到了大的腦……得到它是因為一個(gè)更加緊迫和更基本的需要——我們的嗅覺(jué)是更為重要的。”
相對身體大小而言,與爬行動(dòng)物和其他動(dòng)物相比,鳥(niǎo)類(lèi)以及哺乳動(dòng)物的大腦是前者的10倍。這是為什么?一些研究人員推測,早期夜行性哺乳動(dòng)物進(jìn)化出更大的腦是為了促進(jìn)它們的聽(tīng)覺(jué),因為視覺(jué)在夜晚并不是非常重要。也有人認為,哺乳動(dòng)物的大腦相對較大是因為許多早期哺乳動(dòng)物進(jìn)化出了更小的身體,而它們的腦卻未能按比例縮小。
通過(guò)重建兩種已知最古老的原始哺乳動(dòng)物頭骨——1986年在中國著(zhù)名的云南祿豐組發(fā)現的摩根獸與巨顱獸化石,羅和同事發(fā)現了哺乳動(dòng)物的腦開(kāi)始增大的線(xiàn)索。研究人員用計算機斷層掃描(CT)分析了頭骨化石,根據對腦組織的觀(guān)感以及頭骨內部留下的空間,他們建立了一個(gè)虛擬的三維腦內腔模型。這使得研究人員能夠詳細觀(guān)察腦和鼻腔的表面。
隨后,研究人員將這兩件內腔模型與7具早期犬齒龍類(lèi)化石——與早期哺乳動(dòng)物親緣關(guān)系很近的肉食性爬行動(dòng)物,生活在距今1.9億年至6500萬(wàn)年之間的27具其他原始哺乳動(dòng)物的內腔模型,以及270個(gè)現代哺乳動(dòng)物的大腦進(jìn)行了比較。
研究人員發(fā)現,哺乳動(dòng)物的腦進(jìn)化存在3個(gè)主要階段。首次,在摩根獸生活的1.9億年前,其大腦比犬齒龍類(lèi)幾乎大了一半,特別是處理嗅覺(jué)的區域——例如嗅球——則格外的大。之后,與現存哺乳動(dòng)物關(guān)系最近的巨顱獸,其大腦又增加了50%,而這種變化也同嗅覺(jué)有著(zhù)重要聯(lián)系。最后,隨著(zhù)現代哺乳動(dòng)物在6500萬(wàn)年前出現,控制神經(jīng)肌肉協(xié)調的大腦區域通過(guò)整合不同感覺(jué)而又一次擴大。
美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的生物人類(lèi)學(xué)家Terrence Deacon認為,這些化石表明了“在原始哺乳動(dòng)物進(jìn)化早期階段的腦組織模式”。
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