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我科学家填补“从鱼到人”演化关键环节

【科技(keji)前沿】

颌骨——上颌与下巴的(de)出现,是(shi)脊椎动物“从鱼到人(ren)”的(de)演化史上最关键的(de)跃升之一,也是(shi)人(ren)类很多重要器官与身体构型形成的(de)“起点”。但因为化石的(de)缺失,有颌类的(de)起源与演化一直成谜——它(ta)们(men)仿佛是(shi)突然出现的(de),古脊椎动物学巨擘阿尔弗雷德·罗美尔曾将其称为“古生物学史上一个顽固存在的(de)重大空白”。

如今,这个空白有望被我(wo)国科学家填补。国际学术期刊《自然》9月28日发表了团队(tuandui)(dui)的(de)4篇学术论文,集中报道了中国科学院古脊椎动物与古人(ren)类研究所朱敏院士团队(tuandui)(dui)在重庆、贵州志留纪早期(距今约4.4亿年)地层中发现的(de)五条古鱼。这些发现填补了全球志留纪早期有颌类化石记录的(de)空白,首次为有颌类的(de)崛起与最早期辐射分化提供确切证据,让解答“从鱼到人(ren)”最初阶段的(de)一系列重要科学问题成为可能。

更重要的(de)是(shi),朱敏说:“我(wo)们(men)在重庆和贵州发现了丰富的(de)古鱼化石库藏,可以称之为‘重庆特异埋藏化石库’和‘贵州石阡化石库’,为我(wo)国再添世界级的(de)特异埋藏化石库。可以期待,我(wo)们(men)将在这里揭开更多远古的(de)奥秘,探讨地球的(de)演化和生命更迭。”

五条古鱼中,隐藏着有颌类起源与崛起的(de)奥秘

朱敏介绍,这五条古鱼分别是(shi)发现于贵州石阡的(de)双列黔齿鱼和新塑梵净山鱼,发现于重庆的(de)灵动土家鱼、蠕纹沈氏棘鱼和奇迹秀山鱼。研究团队(tuandui)(dui)采用新技术新方法对(dui)这些鱼类化石开展了详细研究,发现了最早有颌类的(de)牙齿、头部、身体以及偶鳍的(de)雏形,是(shi)过去完全未知的(de)最早有颌类的(de)身体结构与解剖学信息。这些发现在有颌类最早期分化、重要器官和身体构型演化等重要科学问题的(de)探索中取得了新进展,刷新了传统认知。

双列黔齿鱼的(de)重要性在于它(ta)的(de)牙齿,朱敏说:“其齿旋代表最古老的(de)有颌类牙齿,将牙齿最早化石证据前推了1400万年。”新塑梵净山鱼的(de)重要性在于它(ta)的(de)棘刺。“这一发现显示,早在志留纪早期,原始软骨鱼类已经演化出典型的(de)栅棘鱼形态,同时具有硬骨鱼类的(de)组织学特征。”朱敏说:“这些进展让奥陶纪、志留纪鱼类鳞片和棘刺化石分类位置的(de)长期争论尘埃落定。”

盔甲鱼类灵动土家鱼是(shi)一种无颌鱼,它(ta)的(de)发现为脊椎动物何时演化出了成对(dui)的(de)附肢提供了关键化石证据。沈氏棘鱼和奇迹秀山鱼都是(shi)有颌鱼类,蠕纹沈氏棘鱼是(shi)迄今所知最早的(de)保存完好(hao)的(de)软骨鱼,确证了鲨鱼是(shi)从“披盔戴甲”的(de)祖先演化而来;奇迹秀山鱼则糅合了多个盾皮鱼大类的(de)特征,为探究有颌类生命之树根部主要类群的(de)起源和脊椎动物头骨演化提供了珍贵资料。

这些新发现在古生物学史上第一次大规模展示(zhanshi)了志留纪鱼群特别是(shi)有颌类的(de)面貌,揭示了早期有颌类崛起的(de)过程:最迟到4.4亿年前,有颌类各大类群已经在华南地区欣欣向荣;到志留纪晚期,更多样、更大型的(de)有颌类属种出现并开始扩散到全球,开启了鱼类登陆并最终演化成为人(ren)类的(de)进程。

国际古脊椎动物学会前主席、澳大利亚弗林德斯大学John Long教授撰文称:“这确实是(shi)令人(ren)惊叹、改变演化格局的(de)化石发现,改写了有颌脊椎动物早期演化历史的(de)几乎所有方面。”

解密“从鱼到人(ren)”,还要看中国

中国是(shi)古生物化石保存的(de)“福地”,从澄江化石群、热河化石群,再到贵州石阡化石库、重庆特异埋藏化石库,地球生命演化的(de)早期历史在古生物学家们(men)的(de)手中逐渐重现。

近十年来,朱敏团队(tuandui)(dui)踏遍我(wo)国志留纪地层可能含鱼的(de)二百多个地点,终于在重庆和贵州石阡发现大量特异埋藏保存的(de)完整志留纪早期鱼类化石,找到了破解有颌类最初崛起与辐射分化之谜的(de)钥匙。

朱敏说:“贵州石阡化石库时代为兰多维列世(志留纪早期)埃隆期最晚期,约4.39亿年前,含有数量多、保存好(hao)的(de)有颌类微体化石。重庆特异埋藏化石库时代为兰多维列世特列奇期,约4.36亿年前,是(shi)目前世界上唯一保存志留纪早期完整有颌类化石的(de)特异埋藏化石库。”

其中,重庆特异埋藏化石库堪称“鱼类的(de)黎明”。朱敏说:“这是(shi)继澄江生物群、热河生物群之后,又一个在我(wo)国发现的(de)、为探索生命之树演化重要节点提供大量关键证据的(de)世界级特异埋藏化石库,将完整有颌类的(de)化石记录前推了1100万年,将若干人(ren)类身体结构的(de)起源追溯到4.36亿年前的(de)化石鱼类中。重庆特异埋藏化石库中发现的(de)古鱼化石不仅数量众多、种类齐全,而且保存十分完整、精美,我(wo)们(men)得以一窥志留纪初期脊椎动物特别是(shi)有颌类的(de)全貌。”

对(dui)重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库的(de)化石研究,将很多与人(ren)类相关的(de)解剖学结构追溯到4.4亿年前的(de)远古鱼类,填补了“从鱼到人(ren)”演化史上缺失的(de)最初始环节,更新了对(dui)有颌类起源与崛起的(de)传统认知,进一步夯实了“从鱼到人(ren)”的(de)演化路径。

“古生物学界对(dui)北美、澳洲等地的(de)志留纪地层的(de)研究已经很多,至今没有发现比我(wo)们(men)更好(hao)的(de)结果。”朱敏说,“我(wo)们(men)有这样得天独厚的(de)宝藏,解密有颌类起源与崛起、探索‘从鱼到人(ren)’的(de)演化路径,还要看中国!”

(本报北京9月28日电 本报记者 齐芳) 【编辑:房家梁】

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演化路径,偶鳍,硬骨鱼类,鱼化石,志留纪

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