非人灵长类耳部形态-声学适应模式：生态与栖息地对听觉结构与功能的塑造机制研究

这篇研究通过分析57种灵长类201个标本的中耳与内耳形态特征，首次在宏观进化尺度上验证了听觉结构的生态适应假说（AAH）与感官驱动理论（SD）。研究发现灵长类存在至少三种不同的形态-声学模式，其中新大陆猴（Platyrrhines）与原猴亚目（Strepsirrhines）的耳部形态与生态特征存在显著协同变异，揭示了种间竞争对感官-生态耦合的关键作用。

　　

引言：听觉适应的理论框架

灵长类听觉系统的演化长期存在两种竞争性假说：声学适应假说（AAH）强调栖息地声学特性对信号传播的塑造作用，而感官驱动理论（SD）进一步整合了生物与非生物环境对感官与信号系统的协同选择。传统AAH研究多聚焦开放与封闭生境的二分比较，但近年研究揭示了热带森林物种对高频声波的敏感性等矛盾现象。本研究首次系统检验这些理论在灵长类耳部形态适应中的应用价值。

材料与方法：跨物种形态-生态关联分析

研究团队采用显微CT扫描技术，对57个物种的201个头骨标本进行三维重建，创新性地开发了自动化测量算法获取鼓环直径、卵圆窗面积、耳蜗长度和耳间距四项关键形态指标。生态数据包含食性、社群规模等5类特征，栖息地数据则基于19种柯本气候分类进行量化。通过系统发育主成分分析（Phylo-PCA）和双模块偏最小二乘法（2B-PLS），在控制体型异速生长和系统发育关系后，解析形态-生态-栖息地的多维关联。

结果：三大形态-声学模式的发现

1. 分类群特异性模式：

   • 新大陆猴与原猴亚目（Platyrrhines-Strepsirrhines）表现出高鼓膜-卵圆窗面积比（优势面积比=17.3±4.2），暗示阻抗匹配机制依赖压力放大；

   • 狭鼻猴（Catarrhini）具有融合型鼓环和发达的气窦结构，适应低频声波接收；

   • 眼镜猴（Tarsiiformes）以超长耳蜗（相对颅长比0.38±0.02）和独特的中耳结构构成独立分支。

2. 生态驱动信号：仅在Platyrrhines-Strepsirrhines类群中发现形态与生态的显著协同变异（RV=0.192, p=0.018），该群体面临最高强度的种间生态位竞争（如狨科Callitrichidae）。

3. 栖息地关联边缘效应：气候变量与形态的关联接近显著性阈值（p=0.062），提示热带雨林与稀树草原的声学梯度可能影响耳蜗结构分化。

讨论：感官驱动理论的拓展

研究挑战了传统AAH的普适性，揭示耳部形态适应存在明显的类群特异性：

• 高竞争环境下（如新大陆猴），感官-生态耦合更强，符合SD理论预测；

• 低频主导的狭鼻猴可能通过副鼓室气窦（paratympanic sinuses）替代面积比机制实现声阻抗匹配；

• 眼镜猴的超长耳蜗颠覆了"耳蜗长度-低频敏感"的经典认知，暗示其对超声通讯的特殊适应。

结论与展望

该研究为灵长类感官系统演化提供了新的整合框架，强调未来研究需结合栖息地声学物理测量与神经生物学机制。开发基于耳部形态的生态性状预测模型，将有助于理解已灭绝灵长类的感官生态位。