Det 165 miljoner år gamla fossilet av Microdocodon gracilis , en liten, smusliknande djur, visar det tidigaste exemplet på moderna hyoidben i däggdjursutvecklingen.

Hyoidbenen förbinder baksidan av munnen, eller svalget, till öppningarna i matstrupen och struphuvudet. Hyoiderna hos moderna däggdjur, inklusive människor, är arrangerade i en "U"-form, liknar sadelstolen på barngungan, upphängd av sammanfogade segment från skallen. Det hjälper oss att transportera och svälja tuggad mat och vätska – en avgörande funktion som vårt försörjning beror på.

Däggdjur som helhet är mycket mer sofistikerade än andra levande ryggradsdjur när det gäller att tugga upp mat och svälja den en liten klump i taget, istället för att sluka ner enorma bett eller hela byten som en alligator.

"Däggdjur har blivit så olika idag genom utvecklingen av olika sätt att tugga sin mat, vädret är insekter, maskar, kött, eller växter. Men hur olika däggdjur än kan tugga, de måste alla svälja på samma sätt, " sa Zhe-Xi Luo, Ph.D., en professor i organismbiologi och anatomi vid University of Chicago och senior författare till en ny studie av fossilet, publiceras denna vecka i Vetenskap .

"Väsentligen, det specialiserade sättet för däggdjur att tugga och sedan svälja är allt möjligt tack vare de smidiga hyoidbenen på baksidan av halsen, " sa Luo.

'En orörd, vackert fossil'

Denna moderna hyoidapparat är mobil och låter halsmusklerna kontrollera de komplicerade funktionerna för att transportera och svälja tuggad mat eller dricksvätska. Andra ryggradsdjur har också hyoidben, men deras hyoider är enkla och stavliknande, utan rörliga leder mellan segmenten. De kan bara svälja mat hel eller i stora bitar.

När och hur denna unika hyoidstruktur först dök upp hos däggdjur, dock, har länge varit i fråga bland paleontologer. Under 2014, Chang-Fu Zhou, Ph.D., från paleontologiska museet i Liaoning i Kina, huvudförfattaren till den nya studien, hittat ett nytt fossil av Microdocodon bevarad med känsliga hyoidben på den berömda Jurassic Daohugou-platsen i nordöstra Kina. Inte långt efter, Luo och Thomas Martin från universitetet i Bonn, Tyskland, träffade Zhou i Kina för att studera fossilet.

"Det är en orörd, vackert fossil. Jag blev förvånad över det utsökta bevarandet av detta lilla fossil vid första anblicken. Vi fick en känsla av att det var ovanligt, men vi var förbryllade över vad som var ovanligt med det, ", sa Luo. "Efter att ha tagit detaljerade fotografier och undersökt fossilet under ett mikroskop, det gick upp för oss att detta juradjur har små hyoidben ungefär som de hos moderna däggdjur."

Denna nya insikt gav Luo och hans kollegor ytterligare sammanhang om hur man studerar det nya fossilet. Microdocodon är en dokodont, från en utdöd härstamning av nära släktingar till däggdjur från den mesozoiska eran som kallas däggdjursformer. Tidigare, paleontologer förutsåg att hyoider som denna måste finnas hos alla dessa tidiga däggdjur, men det var svårt att identifiera de ömtåliga benen. Efter att ha hittat dem Microdocodon , Luo och hans medarbetare har sedan dess hittat liknande fossiliserade hyoidstrukturer i andra mesozoiska däggdjur.

"Nu kan vi för första gången ta upp hur den avgörande funktionen för att svälja utvecklades bland tidiga däggdjur från fossilregistret, " sa Luo. "De små hyoiderna av Microdocodon är en stor milstolpe för att tolka utvecklingen av däggdjurens matningsfunktion."

Nya insikter om däggdjurs evolution som helhet

Luo arbetade också med postdoktor Bhart-Anjan Bhullar, Ph.D., nu på fakulteten vid Yale University, och April Neander, en vetenskaplig konstnär och expert på CT-visualisering av fossiler vid UChicago, att studera besättningar av Microdocodon och rekonstruera hur det levde.

Käken och mellanörat hos moderna däggdjur är utvecklade från (eller runt) den första svalgbågen, strukturer i ett ryggradsdjurs embryo som utvecklas till andra igenkännbara ben och vävnader. Under tiden, hyoiderna utvecklas separat från den andra och den tredje svalgbågen. Microdocodon har ett primitivt mellanöra fortfarande fäst vid käken som hos andra tidiga däggdjur som cynodonter, vilket är till skillnad från örat hos moderna däggdjur. Ändå är dess hyoider redan som de hos moderna däggdjur.

"Hyoider och öronben är alla derivat av det ursprungliga ryggradsdjurets mun och gälskelettet, som våra tidigaste fiskliknande förfäder matade och andades med, sade Bhullar. mobil hyoid av Microdocodon samexisterar med ett ålderdomligt mellanörat — fortfarande fäst vid underkäken. Därför, byggnaden av det moderna däggdjuret innebar seriell återanvändning av ett verkligt uråldrigt system."

Den lilla, en spetsmusliknande varelse vägde sannolikt bara 5 till 9 gram, med en smal kropp, och en exceptionellt lång svans. Dimensionerna på dess lemben stämmer överens med moderna trädbors.

"Dess lemben är tunna som tändstickor, och ändå levde detta lilla mesozoiska däggdjur fortfarande ett aktivt liv i träd, sa Neander.

Fossilbäddarna som gav efter Microdocodon är daterade 164 till 166 miljoner år gamla. Microdocodon samexisterade med andra dokodonter som den semakvatiska Castorocauda, den underjordiska Docofossor, trädbostaden Agilodocodon , samt några däggdjursformade segelflygplan.