近日，科學(xué)家們對(duì)于在美國(guó)北卡羅來(lái)納州Lejeune營(yíng)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)基地海灘上發(fā)現(xiàn)的最新化石的深入研究掌握了理解齒鯨回聲定位早期起源的關(guān)鍵所在。這個(gè)最新研究是由古生物學(xué)家Travis Park會(huì)同來(lái)自莫納什大學(xué)（Monash University）、維多利亞博物館（Museum Victoria）和史密森學(xué)會(huì)（Smithsonian Institution）的同時(shí)共同完成的，其研究成果已于本周發(fā)布在了《Biology Letters》雜志上。回聲定位是齒鯨（比如海豚和鼠海豚）的一個(gè)獨(dú)特的天賦，這個(gè)天賦可以幫助齒鯨狩獵和導(dǎo)航。它是這些動(dòng)物發(fā)展出來(lái)的用于在空間中為自己導(dǎo)航的一個(gè)及其靈敏的方法。
放大了10倍的異鄉(xiāng)齒鯨（左）內(nèi)耳模型和現(xiàn)代海豚的內(nèi)耳模型比較
據(jù)了解，這種空間定向的方法主要是借助于高頻聲音來(lái)完成的。該高頻聲音來(lái)自于齒鯨的鼻竇和一種被稱為脂肪瓜（fatty melon）的結(jié)構(gòu)——這是構(gòu)成齒鯨前腦的一塊脂肪組織。而反射回來(lái)的聲音信號(hào)則是依靠其靠近下顎的一塊獨(dú)特的脂肪組織接收，然后再傳遞給耳部的。據(jù)稱這種空間感知的方法十分準(zhǔn)確，在水族館里的海豚藉此甚至能夠分辨出50英尺之外玉米粒大小的對(duì)象。
科學(xué)家們?cè)贚ejeune營(yíng)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)基地海灘上發(fā)現(xiàn)的這塊化石小小的，看上去就像一個(gè)普通的異形卵石。經(jīng)過(guò)Park和他的同事的研究之后，認(rèn)為它的年代可以追溯到漸新世——距今大約2600萬(wàn)年——來(lái)自于齒鯨的一個(gè)古老的種群異鄉(xiāng)鯨（Xenorophidae）。
從須鯨到齒鯨的進(jìn)化過(guò)程中，其聽力從低頻聲音到高頻聲音的演變
在墨爾本，科學(xué)家們使用最先進(jìn)的顯微CT（MicroCT）創(chuàng)建了該化石內(nèi)部詳細(xì)的3D圖像，從而獲得了這個(gè)古老而又令人難以置信精妙的耳朵結(jié)構(gòu)的第一手資料。他們隨后3D打印出了這個(gè)遠(yuǎn)古齒鯨內(nèi)耳骨——也被稱為耳蝸——的放大物理模型。Park很快就意識(shí)到他們面前的這個(gè)3D打印模型“非比尋常”。“當(dāng)?shù)谝淮慰吹疆愢l(xiāng)鯨內(nèi)耳（的3D打印模型）時(shí)，我就震驚了，來(lái)自古老齒鯨的耳蝸結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代能夠回聲定位的海豚何其的類似。”Park稱。據(jù)古生物學(xué)家Shaena Montanari解釋說(shuō)，該3D打印模型揭示了異鄉(xiāng)齒鯨的耳蝸擁有眾多能夠適應(yīng)高頻聽力的結(jié)構(gòu)，包括減少了耳蝸螺旋的匝數(shù)和全面縮短了耳蝸的長(zhǎng)度。這一發(fā)現(xiàn)是一個(gè)很有說(shuō)服力的線索，因?yàn)樗麄兛梢越璐舜_認(rèn)，早在2600萬(wàn)年前，甚至可能更早，早期的齒鯨已經(jīng)在使用十分先進(jìn)的聲波定位系統(tǒng)。這意味著，在人類出現(xiàn)之前，幾百萬(wàn)年前的海豚就在我們無(wú)法聽到的聲音的基礎(chǔ)上發(fā)展出了一個(gè)復(fù)雜的通信系統(tǒng)。從而幫助它們成為海底世界最與眾不同的哺乳動(dòng)物物種，地球上最為聰明的動(dòng)物之一。
然而，在回答了一個(gè)問(wèn)題之后，這個(gè)詳細(xì)的3D化石掃描又帶來(lái)了更多的問(wèn)題：“我們的研究表明即使是已知最早的齒鯨化石都擁有當(dāng)前海豚用于回聲定位的所有工具。”該項(xiàng)研究的合作者之一Erich Fitzgerald解釋說(shuō)。“但是它們必定是從某種不太具有此類能力的物種中進(jìn)化而來(lái)的，那么這些物種是什么？它們是怎么開始這套“把戲”的？我們對(duì)于這群非凡生物起源的探索仍在繼續(xù)。”
盡管仍處于早期階段，3D掃描和3D打印技術(shù)將繼續(xù)在這一研究中發(fā)揮重要作用。根據(jù)Fitzgerald的說(shuō)法，這是一種可以收集到寶貴信息的完美技術(shù)：“你可以（通過(guò)3D掃描和3D打印）得到化石內(nèi)部所有的細(xì)節(jié)，而且這是一個(gè)完全無(wú)損的過(guò)程。”
