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2025年12月，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所王海冰及其團(tuán)隊，與德國波恩大學(xué)、芬蘭赫爾辛基大學(xué)、美國自然歷史博物館、成都理工大學(xué)等單位合作在Nature Index期刊《Proceedings?of the Royal Society B》發(fā)表早期獸類演化的研究成果。團(tuán)隊基于高精度CT掃描，對我國遼寧省北票市上園鎮(zhèn)早白堊世熱河生物群義縣組陸家屯層發(fā)現(xiàn)的原始真獸類——燕子溝無矢脊獸（Acristatherium yanense）進(jìn)行新研究，在新的系統(tǒng)發(fā)育框架下重建早期獸類牙齒齒式演化，結(jié)合古生物和發(fā)育生物學(xué)證據(jù)，提出了真獸-后獸類牙齒齒式演化分異新假說。

獸類（真獸類和后獸類）構(gòu)成了現(xiàn)代哺乳動物主體，其起源可追溯到晚中生代。盡管獸類兩個支系的現(xiàn)生物種差別明顯，真獸類（有胎盤類及其近親）和后獸類（有袋類及其近親）的起源和早期演化備受關(guān)注但充滿挑戰(zhàn)。團(tuán)隊對無矢脊獸的頭骨標(biāo)本進(jìn)行高精度CT掃描，重新研究了頭骨、牙齒、下頜形態(tài)，新的系統(tǒng)發(fā)育研究結(jié)果顯示，無矢脊獸代表了目前已知最基干的真獸類，為討論真獸類起源提供重要證據(jù)。近年來冀北、遼西地區(qū)燕遼、熱河生物群核心地區(qū)的地層學(xué)研究及高精度年代學(xué)研究進(jìn)展為該地區(qū)生物地層學(xué)對比提供了更為系統(tǒng)和精確的年代學(xué)框架。陸家屯層是義縣組最下部的脊椎動物化石層，無矢脊獸在形態(tài)上和地層層序上都代表了熱河生物群中最早演化分異的真獸類。

圖1. 無矢脊獸正型標(biāo)本（IVPP V15004）

與爬行動物不同，哺乳動物的起源伴隨著二出齒及異型齒的出現(xiàn)，即門齒、犬齒、前臼齒替換一次，臼齒不替換。在早期哺乳動物演化中，牙齒形態(tài)分異和替換模式都與上下牙齒的精準(zhǔn)咬合密切相關(guān)，牙齒系統(tǒng)不僅直接反映食性等生態(tài)習(xí)性的差別，更重要是在研究高階元系統(tǒng)發(fā)育中舉足輕重的作用,長期以來都是討論哺乳動物演化的核心系統(tǒng)。盡管我們無法從化石記錄中直接觀察到真獸、后獸類在生理、生殖等方面的差異，但獸類牙齒系統(tǒng)特征是討論該類群的演化分異的核心內(nèi)容。對頰齒而言，有胎盤類的基礎(chǔ)齒式為4枚前臼齒和3枚臼齒（4P3M），有袋類的基礎(chǔ)齒式為3枚前臼齒和4枚臼齒（3P4M）。早期研究認(rèn)為真獸、后獸類祖先狀態(tài)分別與二者相似；熱河生物群中保存完整的早期真獸類化石發(fā)現(xiàn)支持真獸類祖先的牙齒齒式為5P3M；在后獸類中，目前確鑿無疑的后獸類早期代表已經(jīng)演化出3P4M齒式。與此同時，目前較為流行的假說認(rèn)為獸類共同祖先的牙齒齒式與真獸類一致（5P3M），在真獸-后獸演化分異過程中，后獸類第一枚臼齒（M1）與真獸類最后一枚前臼齒的乳齒（dP5）同源。

圖2. 早期獸類臼齒齒式祖先狀態(tài)重建

在現(xiàn)代獸類演化中，一個普遍的觀察是，牙齒數(shù)量減少比增加更加常見，但牙齒的替換模式與齒位的對應(yīng)關(guān)系相對穩(wěn)定。牙齒齒位、形態(tài)和數(shù)量對于討論真獸-后獸類起源是決定性的，但一直缺乏系統(tǒng)的定量研究?；谧钚碌南到y(tǒng)發(fā)育樹，團(tuán)隊對早期獸類的牙齒齒式進(jìn)行祖先狀態(tài)重建，結(jié)果顯示獸類（5P4M）、真獸類（5P3M）、后獸類（3P4M）三個節(jié)點(diǎn)的齒式各異，與目前較為流行的假說不同。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊結(jié)合最新的哺乳動物牙齒演化發(fā)育證據(jù)提出的牙齒齒級（tooth class）發(fā)育及演化獨(dú)立性，即前臼齒和臼齒源自于兩個相對獨(dú)立的發(fā)育中心，進(jìn)一步建立獸類演化分異的新方案——“前臼齒-臼齒獨(dú)立演化” 假說：在獸類早期分化過程中，與其祖先相比，真獸類丟失了最后側(cè)一枚臼齒，保持前臼齒數(shù)量不變；后獸類保持臼齒數(shù)量不變，但在丟失了前側(cè)的兩枚前臼齒。

圖3. 真獸-后獸類牙齒演化新假說

在哺乳動物演化過程中，牙齒系統(tǒng)在牙齒數(shù)量、齒式、齒尖結(jié)構(gòu)及替換模式呈現(xiàn)出不同的特征組合，顯示出高度多樣化的演化實(shí)驗。團(tuán)隊的新發(fā)現(xiàn)也為探討真獸-后獸類起源階段的生理、生態(tài)、生殖等特征的演化路徑提供了重要參考。

本研究得到國家自然科學(xué)基金卓越創(chuàng)新研究群體項目，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

論文鏈接：https://royalsocietypublishing.org/rspb/article-abstract/292/2061/20251934/364709/Unravelling-eutherian-and-metatherian-divergence?redirectedFrom=fulltext?

圖4. 無矢脊獸生態(tài)復(fù)原圖