研究揭示了鲸鱼和海豚如何使用回声定位的新线索

复原显示Xenorphus正在猎杀海龟。署名:uux.cn/罗伯特·博森内克

（神秘的地球uux.cn）据纽约理工学院，纽约理工大学：发表在《多样性》杂志上的一项研究为齿鲸和海豚如何利用声波在水下世界导航提供了新的见解。

没有外耳的鲸鱼和海豚依靠一种叫做回声定位的技术在黑暗中导航和捕猎。就像喊叫和倾听回声一样，这些动物发出的高音调声音会被物体反弹并反射回来，使它们能够绘制出周围的环境。

他们的头骨和气孔附近及内部的软组织是不对称的，这意味着一侧的结构比另一侧的结构更大或形状不同。这种“不平衡”使得声音能够产生。同时，充满脂肪的下颚骨将声波传导到内耳，使动物能够定位声音的来源(定向听觉)。

然而，鲸鱼和海豚如何进化出这种复杂的“内置声纳”还不完全清楚。

现在，由纽约理工大学解剖学教授兼主席乔纳森·盖斯勒博士和第一作者罗伯特·博森内克博士(加州大学古生物学博物馆古生物学家兼副研究员)共同撰写的研究提供了重要的线索。

Xenorophus的化石显示出不对称性。署名:uux.cn/罗伯特·博森内克

研究人员分析了一大堆化石，其中包括两种Xenorophus属的古老海豚，其中一种是科学上的新物种。这些物种是海洋哺乳动物亚目齿鲸类的一些原始成员，包括所有现存的回声定位鲸和海豚。

Xenorophus是一种大约三米长的大型生物，在2500万至3000万年前游弋于北美东部水域，可能以鱼类、鲨鱼、海龟和小型海洋哺乳动物为食。从外表上看，它类似于现代海豚，但有几颗互锁的臼齿状牙齿，很像一种祖先陆地哺乳动物。

与今天的齿龙相似，Xenorophus的气孔周围不对称，尽管没有它的现存亲戚那么明显。值得注意的是，它的口鼻部也有明显的向左扭转和移动。此前对其他古代鲸鱼(古鲸)的研究表明，这种“吻部弯曲”可能与下颚脂肪体的不对称放置有关，从而增加了定向听觉能力。

然而，Xenorophus更进了一步。它下颚的脂肪体就像陆地哺乳动物的外耳一样，是倾斜的，这进一步夸大了定向听觉。这种吻部的弯曲和脂肪体的倾斜可能与猫头鹰不对称的耳朵类似，猫头鹰可以根据声音探测到猎物的精确位置。

新的证据表明，由于气孔附近的不对称性不太明显，Xenorophus可能不像活着的齿龙那样擅长发出高音或听到高频。然而，它能够确定声音的位置。因此，在鲸鱼和海豚如何使用回声定位的历史上，Xenorophus可能标志着一个关键的转变。

“虽然这种不对称在其他古代鲸鱼中也存在，但Xenorophus展示了现存或灭绝的任何鲸鱼、海豚或鼠海豚中最强的一种，”Boessenecker说。“此外，虽然今天的齿龙类以气孔为中心的不对称现象可以追溯到Xenorophus和其他亲戚，但口鼻部的扭曲和移动在今天已经看不到了。这表明，在理解鲸鱼和海豚如何进化出回声定位能力的过程中，Xenorophus是一个至关重要的拼图。”

此外，虽然许多科学家专注于自然界的对称性，但Geisler说，他们的新研究表明了检查不对称性的重要性。

“生物对称性，或者说身体各部分在解剖平面上的镜像，是动物和人类进化史上的一个主要特征。然而，我们的研究显示了不对称在适应不同环境中的重要作用，应该在化石中密切研究不对称，而不是将其视为个体差异或假设是由地质扭曲引起的，”他说。

下一步，研究人员将检查其他齿龙，寻找向一侧弯曲的吻部。这些未来的研究可能有助于确定这种特征是否广泛存在。