多世代换牙的早白垩世中国半水生真三锥齿类哺乳动物

《Nature Communications》:A polyphyodont, semiaquatic eutriconodontan mammal from the Early Cretaceous of China

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月29日 来源:Nature Communications 18.1

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  双换牙式(diphyodonty)(具两代牙齿)是现生哺乳动物特征,并长期被认为对精确咬合与限定生长等哺乳动物性状演化至关重要。然而中生代哺乳动物换牙模式认知仍不完整。研究人员报道一具早白垩世真三锥齿类近完整骨架,据研究人员所知,该标本是唯一直在某些位点四类牙

  
双换牙式(diphyodonty)(具两代牙齿)是现生哺乳动物特征,并长期被认为对精确咬合与限定生长等哺乳动物性状演化至关重要。然而中生代哺乳动物换牙模式认知仍不完整。研究人员报道一具早白垩世真三锥齿类近完整骨架,据研究人员所知,该标本是唯一直在某些位点四类牙齿中出现多代(多世代换牙,polyphyodonty)的哺乳动物。其听觉装置中骨化麦氏软骨(Meckel’s cartilage, MC)与下颌轻微接触,支持MC先于与中耳听小骨分离前先从下颌分离的解释。新化石显示半水生适应:手足以鸭嘴兽式样具蹼;背腹扁平尾骨类似现存河狸鼠(coypu)。多世代换牙与臼形齿(molariform)替换在新建标本及相关戈壁锥齿科(gobiconodontids)中重现,可能关联其生态形态位与食肉食谱。
该研究背景在于:双换牙式(diphyodonty)与完全脱离的中耳被视为现生哺乳动物关键诊断特征;但中生代哺乳动物牙齿替换模式因缺乏时序生长序列而难以重建,麦氏软骨(Meckel’s cartilage, MC)向中耳听小骨演化的具体路径仍存在争议。研究人员以辽宁凌源九佛堂组约1.2亿年前标本IMMNH-PV01700为对象,开展系统古生物学、系统发育、牙齿发生、听觉装置与运动功能研究。
论文发表在《Nature Communications》。研究人员命名新属种Dongoconodon platycauda,证实真三锥齿类可出现多世代换牙(polyphyodonty),骨化麦氏软骨(ossified Meckel’s cartilage, OMC)与下颌接触缩短,反映听骨从下颌向前向后脱离;并依手足、尾椎与典型变量分析(canonical variate analysis, CVA)判定其为半水生捕食者。该研究打破“双换牙式—限定生长—精确咬合”同步演化的线性叙事,说明牙齿、咬合与听觉特征可独立组合。
关键技术方法:研究人员对IMMNH-PV01700作高分辨率X射线显微CT(GE Phoenix v|tome|x M,体素21.95 μm)三维重建;以105分类单元594性状矩阵在TNT作最大简约系统发育分析;用124种现生哺乳动物13项肢骨功能指数建典型变量分析(CVA),将化石投影至运动形态空间;牙齿替换依据原位齿列与未萌出齿、替换齿的CT断面判读。
系统古生物学:研究人员依颅骨、下颌、脊椎与四肢特征建立新属种Dongoconodon platycauda;齿式I3/i2 C1/c1 P3/p3 M4/m4,近端尾椎呈前后延长、横向短的板状,区别于其他真三锥齿类。
系统发育分析:研究人员以简约分析得严格一致树,真三锥齿类为对齿兽类(Trechnotheria)姊妹群;Dongoconodon与戈壁锥齿科(gobiconodontids)成一支,说明该类群在早白垩世生态辐射中含大型食肉成员。
Dongoconodon的牙齿替换:研究人员据右下颌未萌出门齿、犬齿、前臼形齿(premolariform)与已萌臼形齿(molariform)及骨内替换齿,判定门齿、犬齿、前臼形齿某些位点存在第三代齿,即多世代换牙(polyphyodonty);该类群臼形齿替换重现可能与食肉特化有关。
骨化麦氏软骨与哺乳动物中耳脱离:研究人员观察OMC直纺锤形、中段扭转,下颌端接触面短;对比Liaoconodon长接触、Corviconodon无麦克尔沟(Meckelian sulcus),提出长—短—无接触系列映射小鼠发生中MC由前向后退化,听小骨先在OMC与下颌间断开,再完成中耳专用化。
半水生适应:研究人员比对手足与鸭嘴兽(Ornithorhynchus),指节背缘 flange 供蹼附着;尾椎前段盒状扁平、过渡区较长,似河狸鼠(Myocastor coypus);CVA中Dongoconodon落入半水生物种形态空间,后验概率100%,前足划水、扁尾转向稳定。
讨论部分总结:研究人员指出双换牙式可能不止一次出现或回返,Brasilodon可将双换牙式推早;真三锥齿类中Triconodon具双换牙式与精确咬合,而Dongoconodon与Gobiconodon borissiaki具多世代换牙,说明关键哺乳动物特征非紧密连锁,而是镶嵌演化。
结论译文:真三锥齿类使线性演化场景复杂化,其展示现生哺乳动物广布性状的镶嵌状态。Triconodon据报道具双换牙式与精确咬合,而Dongoconodon具多世代换牙,Gobiconodon borissiaki至少具臼形齿多世代换牙。麦克尔沟在真三锥齿类中由似Morganucodon的长沟到现生哺乳动物式无沟脱离听小骨均有分布。这种多样性表明关键哺乳动物性状未必协同演化;真三锥齿类证明牙齿、咬合与听觉特征可独立演化,产生祖征与衍征的复杂组合。
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