Il fossile di di 165 milioni di anni microdocodone gracile , un piccolo, animale simile a un toporagno, mostra il primo esempio di ossa ioide moderne nell'evoluzione dei mammiferi.

Le ossa ioide collegano la parte posteriore della bocca, o faringe, alle aperture dell'esofago e della laringe. Gli ioidi dei mammiferi moderni, compresi gli umani, sono disposti a forma di "U", simile al sedile a sella dell'altalena per bambini, sospeso da segmenti articolati dal cranio. Ci aiuta a trasportare e deglutire cibo e liquidi masticati, una funzione cruciale da cui dipende il nostro sostentamento.

I mammiferi nel loro insieme sono molto più sofisticati degli altri vertebrati viventi nel masticare il cibo e ingoiarlo un piccolo pezzo alla volta, invece di ingoiare enormi morsi o intere prede come un alligatore.

"I mammiferi sono diventati così diversi oggi attraverso l'evoluzione di diversi modi di masticare il cibo, tempo sono insetti, vermi, la carne, o piante. Ma non importa quanto diversamente possano masticare i mammiferi, devono ingoiare tutti allo stesso modo, " disse Zhe-Xi Luo, dottorato di ricerca, professore di biologia e anatomia degli organismi all'Università di Chicago e autore senior di un nuovo studio sul fossile, pubblicato questa settimana in Scienza .

"Essenzialmente, il modo specializzato per i mammiferi di masticare e poi deglutire è reso possibile dalle agili ossa ioidi nella parte posteriore della gola, " ha detto Luo.

'Un incontaminato, bel fossile'

Questo moderno apparato ioide è mobile e consente ai muscoli della gola di controllare le complesse funzioni di trasporto e deglutizione di cibi masticati o liquidi da bere. Anche altri vertebrati hanno ossa ioide, ma i loro ioidi sono semplici e simili a bastoncelli, senza giunti mobili tra i segmenti. Possono solo ingoiare il cibo intero o in grossi pezzi.

Quando e come questa struttura ioide unica è apparsa per la prima volta nei mammiferi, però, è stato a lungo in discussione tra i paleontologi. Nel 2014, Chang-Fu Zhou, dottorato di ricerca, dal Museo Paleontologico di Liaoning in Cina, l'autore principale del nuovo studio, trovato un nuovo fossile di microdocodone conservato con delicate ossa ioidi nel famoso sito giurassico di Daohugou nella Cina nordorientale. Poco dopo, Luo e Thomas Martin dell'Università di Bonn, Germania, ha incontrato Zhou in Cina per studiare il fossile.

"È un incontaminato, bellissimo fossile. A prima vista sono rimasto sbalordito dalla squisita conservazione di questo minuscolo fossile. Abbiamo avuto la sensazione che fosse insolito, ma eravamo perplessi su ciò che era insolito in questo, " Ha detto Luo. "Dopo aver scattato fotografie dettagliate ed esaminato il fossile al microscopio, ci siamo resi conto che questo animale giurassico ha minuscole ossa ioidi molto simili a quelle dei mammiferi moderni."

Questa nuova intuizione ha dato a Luo e ai suoi colleghi un contesto aggiuntivo su come studiare il nuovo fossile. microdocodone è un docodont, da una stirpe estinta di parenti prossimi di mammiferi dell'era mesozoica chiamati mammiferiforme. In precedenza, i paleontologi anticiparono che ioidi come questo dovevano essere presenti in tutti questi primi mammiferi, ma era difficile identificare le ossa delicate. Dopo averli trovati in microdocodone , Da allora Luo e i suoi collaboratori hanno trovato strutture ioidi fossili simili in altri mammiferi mesozoici.

"Ora siamo in grado di affrontare per la prima volta come la funzione cruciale per la deglutizione si è evoluta tra i primi mammiferi dai reperti fossili, " disse Luo. "I minuscoli ioidi di microdocodone sono una grande pietra miliare per interpretare l'evoluzione della funzione alimentare dei mammiferi."

Nuove intuizioni sull'evoluzione dei mammiferi nel suo insieme

Luo ha anche lavorato con lo studioso postdottorato Bhart-Anjan Bhullar, dottorato di ricerca, ora alla facoltà della Yale University, e aprile Neander, un artista scientifico ed esperto di visualizzazione TC di fossili a UChicago, studiare i calchi di microdocodone e ricostruire come viveva.

La mascella e l'orecchio medio dei mammiferi moderni sono sviluppati da (o intorno) il primo arco faringeo, strutture in un embrione vertebrato che si sviluppano in altre ossa e tessuti riconoscibili. Nel frattempo, gli ioidi si sviluppano separatamente dal secondo e dal terzo arco faringeo. microdocodone ha un orecchio medio primitivo ancora attaccato alla mascella come quello di altri primi mammiferi come i cinodonti, che è diverso dall'orecchio dei mammiferi moderni. Eppure i suoi ioidi sono già come quelli dei mammiferi moderni.

"Gli ioidi e le ossa dell'orecchio sono tutti derivati ​​della bocca primordiale dei vertebrati e dello scheletro branchiale, con cui i nostri primi antenati simili a pesci si nutrivano e respiravano, "Bhullar ha detto. "Il giunto, ioide mobile di microdocodone coesiste con un orecchio medio arcaico, ancora attaccato alla mascella inferiore. Perciò, la costruzione del mammifero moderno ha comportato la riproposizione seriale di un sistema veramente antico."

Il piccolo, creatura simile a un toporagno probabilmente pesava solo da 5 a 9 grammi, dal corpo snello, e una coda eccezionalmente lunga. Le dimensioni delle sue ossa degli arti corrispondono a quelle dei moderni abitanti degli alberi.

"Le sue ossa degli arti sono sottili come fiammiferi, eppure questo minuscolo mammifero mesozoico viveva ancora una vita attiva sugli alberi, " Disse Neander.

I letti fossili che hanno prodotto microdocodone sono datati da 164 a 166 milioni di anni. microdocodone coesisteva con altri docodonti come il semiacquatico Castorocauda, il sotterraneo Docofossor, l'albero-dimora Agilodocodone , così come alcuni alianti mammiferiformi.