嗅聞有助于哺乳動物智力發育
日期:2011-05-23 08:22:20
來自EurekAlert的消息,德州大學奧斯汀分校,美國自然歷史卡內基博物館等處的研究人員在最新發表的文章中,描述了朝著大且復雜的腦組織發育的3個關鍵性的進化步驟,并提出嗅聞有助于哺乳動物智力發育這一觀點。這一研究成果公布在《》(Science)雜志上。
這項研究得到了美國國立科學基金會、德克薩斯大學杰克遜地球科學學院及中國國家自然科學基金會的資助,由卡內基博物館的羅哲西教授研究組、德州大學奧斯汀分校Timothy Rowe研究組和圣瑪麗大學的Thomas Macrini研究組合作完成。其中羅哲西教授早年畢業于南京大學,現為南京大學的客座教授,其研究組之前曾發表多篇頂級雜志文章,解析古生物學研究進展。
研究人員利用X射線計算機斷層攝影技術(CT)重構了來自中國的1億9000萬年前的摩根獸和巨顱獸的化石的腦模型或顱腔模型。這些極其細小的地鼠樣的動物被認為是現存哺乳動物的前體或“前-哺乳動物”。
CT技術是分析脆弱的化石所不可或缺的,因為它可令研究人員在無須為了暴露顱腔而破壞化石的情況下創制出一個化石性腦腔的精確三維畫面。
在這篇文章中,研究人員耗費了數年的時間在高分辨率X射線計算機斷層攝影機構用CT來掃描了十幾個前哺乳動物腦子的顱腔模型。這些三維的畫面提供了這些化石的腦腔和鼻腔的一個放大了的內視圖。研究人員觀察到,在這些前哺乳動物的化石中,其鼻腔及相關的嗅覺區域有所增大,同時增大的還有腦中的那些處理嗅覺資訊的區域。這兩組特征表明,在前哺乳動物中,其嗅覺有所改善。
這項研究還查看了體毛的發育對腦子尺度的影響。例如,回形針大小的巨顱獸長著皮毛,而與其密切相關動物的毛皮或皮膚的化石提示摩根獸可能也長有體毛。文章的作者猜測,多毛的早期哺乳動物很快就發育出了靈敏的觸覺,以及增強了的運動協調性。
動物的體毛原先并非用于保暖,而是作為一種及其細小的空中交通控制器,使得前哺乳動物能夠在小縫隙中行進并避免受到傷害。文章的作者提出,這種增強的觸覺敏感性最終導致了在哺乳動物腦子的新皮層中復雜的感覺區域的形成。
由于新皮層與諸如感官知覺及運動指令的產生等作業有關,其功能的提高可能會導致早期哺乳動物運動技能的精微調節及神經肌肉的協調。在這兩個化石中,其小腦(這是腦中負責感覺-運動整合的區域)的尺度生長到如此之大,使得其開始起波紋而形成折疊;這一尺度的增加支持早期哺乳動物已發展出了高級的神經肌肉協調的觀念。
與其它種群哺乳動物(如那些叫做犬齒獸的原始爬行動物)化石的腦子顱腔模型進行比較之后顯示,摩根獸和巨顱獸的腦子幾乎要比哺乳動物的前體動物的腦子大50%。整體來看,這些結果提示,早期哺乳動物的探索大量的以氣味占主導的資訊的能力使得它們與即使是它們最近的已經滅絕的親族相比也存在著極大的差異。
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