哺乳動物進化的進步之一是高度靈敏的聽力的興起。現代哺乳動物依靠由鼓膜和幾塊小骨頭組成的中耳，該系統使它們能夠檢測不同音調的各種聲音。這種能力很可能使早期哺乳動物中的許多人在夜間外出尋找食物。當他們探索恐龍主導的環境時，這是一個關鍵優勢。
芝加哥大學古生物學家的新發現表明，這種先進的聽力形式的出現比科學家之前認為的要早得多。使用詳細的顱骨和下頜 CT 掃描 利奧爾犀鳥它是生活在大約2.5億年前的哺乳動物的祖先。研究人員使用工程模擬來測試聲音如何在其解剖結構中傳播。他們的結果表明 三齒獸 他們的耳膜可能足夠大，可以有效地檢測空氣中的聲音。因此，這種特徵的起源可以追溯到近 5000 萬年前。
“近一個世紀以來，科學家們一直試圖弄清楚這些動物是如何聽覺的。這些想法激發了研究哺乳動物進化的古生物學家的想像力。但到目前為止，我們還沒有很多嚴格的生物力學測試，”領導這項研究的研究生亞歷克斯·威爾肯(Alex Wilken)說。最近發表在 附：“現在，隨著計算生物力學的進步，我們可以開始談論解剖學對這種動物聽覺方式的意義。”
重新審視關於早期哺乳動物聽力的長期觀點。
三齒獸 它們屬於犬齒獸類，是三疊紀早期的動物，表現出爬行動物和哺乳動物特徵的混合。其中包括特殊類型的牙齒。上顎和膈肌的變化使呼吸和新陳代謝更加有效，並可能具有溫血和皮毛等特徵。在第一個時代，獼猴包括 三齒獸耳骨（錘骨、砧骨、鐙骨）仍然與下頜相連。在進化的後期階段，這些骨頭分離形成了現代哺乳動物中所見的中耳。這種變化被認為對於改善聽力至關重要。
大約 50 年前，伊利諾伊大學芝加哥分校的古生物學家埃德加·艾林 (Edgar Allin) 認為犬齒獸喜歡 三齒獸 頜骨的鉤狀部分可能有一條長筋膜。它是哺乳動物耳膜的第一個版本。當時，大多數研究人員認為這些動物主要通過骨傳導來檢測聲音。也稱為“下頜聆聽”，通過將下頜放在地面上來感知振動，Allin 的想法很有趣。但目前還沒有實際的方法來測試這種膜是否真的可以在空氣中傳輸聲音。
將古代化石變成數字測試對象
成像技術的進步改變了古生物學。這使得科學家能夠在不破壞化石的情況下從化石中提取詳細信息。威爾肯和他的同事羅哲熙博士以及生物學和有機解剖學教授卡勒姆·羅斯博士仔細研究了這項經過深入研究的研究。 三齒獸 標本來自加州大學伯克利分校古生物學博物館芝加哥大學古 CT 實驗室。掃描創建了頭骨和下巴的高分辨率 3D 模型。它捕獲評估耳膜功能所需的精確形狀、角度和尺寸。
然後，該團隊使用名為 Strand7 的工程軟件進行有限元分析。該方法將復雜的結構分解為許多較小的組件，每個組件都具有特定的物理屬性。它通常用於研究橋樑如何承載重量。飛機如何應對壓力？或者熱量如何通過發動機傳遞 在這種情況下，研究人員模擬了該方法。 錐齒龍屬 頭骨和下巴對不同的壓力和聲音頻率做出反應。它基於對活體動物骨骼、肌腱、肌肉和皮膚的厚度、密度和彈性的了解。
空中聽覺的早期證據
模擬給出了明確的結果。允許鼓膜位於上頜弓。 三齒獸 為了比單獨依靠骨傳導更有效地聽到空氣中的聲音。模擬膜的大小和形狀產生的振動足以移動耳骨。刺激聽覺神經並檢測聲音頻率範圍 雖然頜部振動檢測仍有作用，但耳膜可以處理動物的大部分聽力。
“一旦我們從化石中獲得了 CT 模型，我們就可以從現存動物身上獲取材料的特性，並使它們與我們自己的相似。 三齒獸 ”羅說。“這在以前是不可能的。這個軟件模擬向我們展示了聲音振動本質上就是這種動物的聽覺方式。 ”
威爾肯強調，現代工具終於可以測試幾十年前的問題了。 “這就是為什麼這項研究是一個很大的問題，”他說。 “我們提出了一個高概念問題——‘耳骨如何在 2.5 億年前的化石中擺動？’ ——並測試了一個簡單的假設。使用這些複雜的工具 看來 三齒獸耳膜本身就可以正常工作。 ”
“犬齒獸下中耳的生物力學”研究。 三齒獸 和哺乳動物聽力的進化》得到了芝加哥大學、美國國立衛生研究院和美國國家科學基金會的支持，芝加哥大學的 Chelsie CG Snipes 也是作者之一。
