來自EurekAlert的消息,，德州大學(xué)奧斯汀分校，美國自然歷史卡內(nèi)基博物館等處的研究人員在最新發(fā)表的文章中,，描述了朝著大且復(fù)雜的腦組織發(fā)育的3個關(guān)鍵性的進化步驟，并提出嗅聞有助于哺乳動物智力發(fā)育這一觀點,。這一研究成果公布在《科學(xué)》（Science）雜志上,。
圖為吳氏巨顱獸
這項研究得到了美國國立科學(xué)基金會、德克薩斯大學(xué)杰克遜地球科學(xué)學(xué)院及中國國家自然科學(xué)基金會的資助,，由卡內(nèi)基博物館的羅哲西教授研究組,、德州大學(xué)奧斯汀分校Timothy Rowe研究組和圣瑪麗大學(xué)的Thomas Macrini研究組合作完成。其中羅哲西教授早年畢業(yè)于南京大學(xué),，現(xiàn)為南京大學(xué)的客座教授,，其研究組之前曾發(fā)表多篇頂級雜志文章，解析古生物學(xué)研究進展,。
研究人員利用X射線計算機斷層攝影技術(shù)（CT）重構(gòu)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(rèn)為是現(xiàn)存哺乳動物的前體或“前-哺乳動物”。
CT技術(shù)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(chuàng)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(shù)年的時間在高分辨率X射線計算機斷層攝影機構(gòu)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(nèi)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(guān)的嗅覺區(qū)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(qū)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(fā)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(guān)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(fā)育出了靈敏的觸覺，以及增強了的運動協(xié)調(diào)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(dǎo)致了在哺乳動物腦子的新皮層中復(fù)雜的感覺區(qū)域的形成。
由于新皮層與諸如感官知覺及運動指令的產(chǎn)生等作業(yè)有關(guān),，其功能的提高可能會導(dǎo)致早期哺乳動物運動技能的精微調(diào)節(jié)及神經(jīng)肌肉的協(xié)調(diào),。在這兩個化石中,，其小腦（這是腦中負責(zé)感覺-運動整合的區(qū)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(fā)展出了高級的神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)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(jié)果提示，早期哺乳動物的探索大量的以氣味占主導(dǎo)的資訊的能力使得它們與即使是它們最近的已經(jīng)滅絕的親族相比也存在著極大的差異,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Science DOI:10.1126/science.1203117
Fossil Evidence on Origin of the Mammalian Brain
Rowe, Timothy B.; Macrini, Thomas E.; Luo, Zhe-Xi
Many hypotheses have been postulated regarding the early evolution of the mammalian brain. Here, x-ray tomography of the EarlyJurassic mammaliaforms Morganucodon and Hadrocodium sheds light on this history. We found that relative brain size expanded to mammalian levels, with enlarged olfactory bulbs,neocortex, olfactory (pyriform) cortex, and cerebellum, in two evolutionary pulses. The initial pulse was probably drivenby increased resolution in olfaction and improvements in tactile sensitivity (from body hair) and neuromuscular coordination.A second pulse of olfactory enhancement then enlarged the brain to mammalian levels. The origin of crown Mammalia saw a thirdpulse of olfactory enhancement, with ossified ethmoid turbinals supporting an expansive olfactory epithelium in the nasalcavity, allowing full expression of a huge odorant receptor genome.
