當一些海魚終於適應了淡水中的生活。許多魚類還獲得了更複雜的聆聽方法。這包括與人類骨骼相似的中耳骨。
如今，三分之二的淡水物種依賴一種稱為韋伯裝置的特殊中耳。該群體涵蓋 10,000 多個物種，從鯰魚到水族箱中最受歡迎的魚（如四目魚和斑馬魚）。他們的韋伯系統使他們能夠檢測到比大多數海洋魚類高得多的聲音頻率。通過達到接近人類聽覺的範圍。
加州大學伯克利分校的古生物學家劉娟（Juan Liu）在最近描述的魚類化石中檢查了韋伯工具。並利用其解剖結構更新了淡水魚進化的時間表。
化石證據修正了時間線
耳魚具有韋伯耳系統，長期以來人們一直認為在大約 1.8 億年前，即盤古大陸分裂成我們今天所知的大陸之前，就進入了淡水。劉的研究指出了一個更晚的起源，大約1.54億年前，侏羅紀晚期，盤古大陸開始分裂之後，現代海洋正在形成。
對化石和基因組數據的分析表明，改善聽力骨骼的先兆首先出現在這些魚還生活在海裡的時候。兩個不同的譜系在淡水中定居後，發育出完全敏感和靈敏的聽覺：其中一個譜系在非洲和南美洲產生了鯰魚、刀魚和四齒魚。另一個則生產鯉魚、吸盤魚、鰷魚和斑馬魚。這是淡水魚中最大的目
“海洋環境是許多脊椎動物的誕生地，”加州大學古生物學博物館綜合生物學助理教授兼助理館長劉說。 “長期以來的共識是，這些硬骨魚起源於超級大陸盤古大陸的單一淡水源，然後通過大陸的分離而分散開來。我的團隊分析了一些令人驚奇的化石，這些化石為淡水魚的進化史提供了新的線索，但發現了完全不同的結果。耳魚最近的共同祖先是海洋譜系。在該譜系分化之後，至少有兩次淡水入侵。”
這種新的解釋正在重塑科學家們看待這一極其成功的淡水類群的進化歷史和復雜生物地理學的方式。她補充說：“在分歧的早期階段，淡水的反復入侵可能會加速物種形成，並且是解釋現代淡水動物群中耳泡動物非凡多樣性的關鍵因素。”
劉和她的同事描述並命名了一塊 6700 萬年前的魚類化石。 麥坎諾伊蜱10 月 2 日發表在該雜誌上的一篇文章 科學– 在上述報告中，研究人員分析了化石韋伯結構的 3D 掃描。現代魚類的基因組和形態學 糾正淡水魚的譜系。它還模擬了化石魚中耳結構的頻率響應。
水下聽力如何發揮作用？
在水中的聽力與在空氣中的聽力基於不同的結構。許多陸地脊椎動物通過振動的鼓膜來檢測聲音，並驅動一系列中耳骨，在信號到達充滿液體的內耳之前放大信號。在人類中，這些骨頭包括錘骨、砧骨和鐙骨。
這是因為魚的身體的密度與水相似。因此聲波可以通過。因此，許多魚類發育出了內膀胱，可以隨著經過的聲音而振動。在大多數鹹水物種中，只有少量振動到達內耳。這將聽力限制在大約 200 赫茲以下的低頻。
耳魚通過添加“骨頭”（連接到膀胱的小骨頭）來改進這種方法。這通常被錯誤地稱為膀胱。適合內耳 這種連接增強並放大了聽覺靈敏度。例如，斑馬魚可以檢測高達 15,000 Hz 的聲音，這接近人類 20,000 Hz 的上限。
為什麼高頻聽力有益仍然是一個懸而未決的問題。這可能反映了這些魚生活的多樣化棲息地。從湍急的溪流到平靜的湖泊
劉研究生物和魚類化石中的韋伯裝置。去年，它發布了該設備如何工作的計算機模擬。模擬幫助她預測了骨髓的頻率響應。和魚的聽覺敏感性
艾伯塔省的微小化石提供了見解
許多新命名的魚化石長度僅為 2 英寸，由佐治亞州哥倫布州立大學的鳥類學家兼合著者邁克爾·紐布雷 (Michael Newbrey) 從 2009 年開始在加拿大阿爾伯塔省挖掘和收集，歷時六個季節。這些化石現藏於德蘭赫勒的皇家泰瑞爾博物館。艾伯塔省 一些標本保存得如此完好，中耳的骨頭顯然是韋伯骨頭。這種魚是已知最古老的北美耳骺魚化石。它的歷史可以追溯到白堊紀晚期。在非鳥類恐龍消失之前不久，在世界其他地方也發現了更古老的例子。但劉說，沒有一個韋伯裝置保存完好。
薩斯卡通薩斯喀徹溫大學和蒙特利爾麥吉爾大學的加拿大光源技術人員記錄了魚的 3D X 射線掃描，劉在她的實驗室中創建了韋伯設備的骨骼模型。該模型表明，即使在 6700 萬年前，耳魚的聽覺靈敏度也幾乎與人類一樣高。今天和斑馬魚
“我們不確定這是否是一個功能齊全的韋伯設備。但模擬結果是有效的，”劉說。 “韋伯發動機的輸出功率略低。這意味著與斑馬魚相比靈敏度較低。但峰值，即最敏感的頻率，並不比斑馬魚低很多。它在 500 到 1,000 赫茲之間，一點也不差。這意味著這種古老的耳鮈魚應該具有更高頻率的聽力。”
這對於進化和多樣性意味著什麼？
結果凸顯了更廣泛的進化模式：新物種的爆發往往伴隨著反復進入新的棲息地。當生物不斷發展創新（例如更靈敏的聽力）時尤其如此。
“很長一段時間以來，我們都認為耳突魚可能起源於淡水。”紐布雷說，“這個群體幾乎完全由淡水魚組成。”“這個新物種為重新解釋海洋起源的耳突魚的進化路徑提供了重要信息。這更有意義。”
該論文的合著者包括皇家泰瑞爾博物館的唐納德·布林克曼（Donald Brinkman）、阿爾伯塔大學的艾莉森·默里（Alison Murray）、前加州大學伯克利分校本科生周澤華（現為密歇根州立大學研究生），以及安大略省倫敦西部大學的麗莎·範龍（Lisa Van Loon）和尼爾·班納吉（Neil Banerjee）。劉獲得美國哲學協會富蘭克林研究獎學金。
