4.25億年前神奇古魚最新研究：為“從魚到人”演化提供更多關(guān)鍵證據(jù)

中新網(wǎng)北京12月1日電 時隔10年之后，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)科研團隊對發(fā)現(xiàn)的4.25億年前神奇古老魚類“初始全頜魚”新化石材料進行深入研究，在其完整面貌復(fù)原、魚類鱗片起源等方面取得重要進展，相關(guān)科研成果也為“從魚到人”演化史的早期歷程提供更多關(guān)鍵證據(jù)。

根據(jù)本次研究新發(fā)現(xiàn)制作的初始全頜魚生活復(fù)原圖 (擬石科技/制作)。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖

這項古生物研究重要成果，由中國科學(xué)院古脊椎所朱敏院士領(lǐng)導(dǎo)北京大學(xué)崔心東博士、美國密歇根大學(xué)馬特·弗里德曼教授、中國科學(xué)院古脊椎所朱幼安副研究員和博士生余逸倫等組成的國際團隊合作完成，相關(guān)論文近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》發(fā)表，揭示了獨特的硬骨魚式“菱形鱗片”在硬骨魚起源之前就已經(jīng)出現(xiàn)，并為復(fù)原初始全頜魚從頭至尾的完整面貌提供科學(xué)證據(jù)。

有頜脊椎動物鱗片特征演化(崔心東/供圖)。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖

而在10年前的2013年，朱敏院士團隊就在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》首次發(fā)表初始全頜魚化石的發(fā)現(xiàn)及研究，表明它具有典型盾皮魚類膜質(zhì)骨甲以及硬骨魚式的頜骨，是堪與始祖鳥等相提并論的、介于盾皮魚類與硬骨魚類之間的重要過渡化石。

最新論文第一作者崔心東指出，現(xiàn)生有頜脊椎動物(或稱有頜類)分為硬骨魚類和軟骨魚類，它們的最近共同祖先及其所有后裔被稱為有頜類冠群。具有頜的有頜類干群被稱為盾皮魚類，長期以來學(xué)界認為盾皮魚類自成一類，是演化的盲支。初始全頜魚的發(fā)現(xiàn)有力證明有頜類冠群是由盾皮魚類中的一支演化而來，但過去對全頜魚的了解僅限于身體前半部分，而對于由鱗片覆蓋的后半部分及鰭的位置形態(tài)等一無所知。

近乎完整的初始全頜魚后半部分身體化石及三維重建(崔心東/供圖)。中國科學(xué)院古脊椎所 供圖

這次研究發(fā)現(xiàn)一件精美而難得的初始全頜魚新化石，其關(guān)聯(lián)保存有近乎完整的鱗片覆蓋的后半部分身體和鰭棘。研究團隊運用高精度斷層掃描與三維重建技術(shù)，詳細研究該標本的鱗片形態(tài)學(xué)和組織學(xué)，以及整個鱗列分區(qū)情況，科學(xué)復(fù)原初始全頜魚的完整面貌，并對有頜類鱗片與鰭棘的演化進行探討，為研究有頜類冠群起源及硬骨魚類和軟骨魚類重要特征的起源提供了重要化石實證。

崔心東介紹說，根據(jù)新化石復(fù)原的初始全頜魚身體形態(tài)粗短圓鈍，全長約21厘米，身體最大高度約5厘米，鱗片覆蓋部分長約11厘米，占身體總長度的52%。初始全頜魚的身體兩側(cè)各有11行鱗片，側(cè)線鱗大約在身體的中間位置；背腹兩側(cè)長有1個背鰭和1個臀鰭，鰭前有粗短的鰭棘，鰭表面覆蓋鱗片。其中，臀鰭棘過去只在早期軟骨魚類的棘魚類中發(fā)現(xiàn)過，它在初始全頜魚中的發(fā)現(xiàn)表明其在硬骨魚類和軟骨魚類最近共同祖先之前就已經(jīng)起源。

本次研究的4.25年前神奇古老魚類“初始全頜魚”新化石材料(下)與10年首次發(fā)表成果的化石。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

硬骨魚類、軟骨魚類以及盾皮魚類的鱗片在形態(tài)學(xué)和組織學(xué)上有著巨大的差異，它們之間的演化關(guān)系此前一直不甚清楚。研究團隊這次對新化石的詳細研究表明，初始全頜魚的體側(cè)鱗片大而薄，表面具脊狀紋飾，可分為12種形態(tài)類型，其中有一類鱗片非常特殊，它們的整體形態(tài)與硬骨魚標志性的“菱形鱗片”出奇地一致。同時，組織學(xué)證據(jù)也表明初始全頜魚的鱗片和骨片不具備盾皮魚類外骨骼典型的三層構(gòu)造，反而與早期硬骨魚類如夢幻鬼魚類似。

崔心東認為，這一驚人的結(jié)果首次將盾皮魚類與硬骨魚類的鱗片聯(lián)系起來，也表明硬骨魚類模式的鱗片要比鯊魚那樣的軟骨魚類的典型楯鱗更為原始，后者為一特化類型。

論文共同通訊作者朱幼安表示，現(xiàn)生魚類主要可以分為硬骨魚類、軟骨魚類兩大類，軟骨魚類主要代表是鯊魚，硬骨魚類既包括人們熟悉的大部分魚類，也包括人類在內(nèi)的脊椎動物最近親緣祖先。這次研究在4.25億前的初始全頜魚身上發(fā)現(xiàn)既具有原始盾皮魚的典型身體構(gòu)型，也有一系列的硬骨魚類特征，同時還發(fā)現(xiàn)過去認為只有軟骨魚類才有的典型結(jié)構(gòu)，因此它處在承上啟下的重要的演化階段，對學(xué)界后續(xù)進一步探究“從魚到人”的一系列演化具有重要意義。

本次研究成果論文共同通訊作者朱幼安(左)、第一作者崔心東分別展示時隔10年發(fā)現(xiàn)及發(fā)表研究的兩件“初始全頜魚”化石。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

研究團隊總結(jié)稱，他們這次的研究發(fā)現(xiàn)，使得初始全頜魚成為繼奇跡秀山魚、夢幻鬼魚之后，又一保存從頭至尾完整形態(tài)信息的志留紀有頜類，可為零散保存的志留紀有頜類鱗片和棘刺標本的鑒定與分類提供重要參考。同時，硬骨魚類典型的“菱形鱗片”及早期軟骨魚類特有的臀鰭棘都在初始全頜魚身上發(fā)現(xiàn)，表明有頜類冠群的更多鑒定特征可能在盾皮魚類中就已經(jīng)出現(xiàn)。未來，隨著相關(guān)研究全面持續(xù)推進，將更多揭開魚類自身和“從魚到人”演化的奧秘。

(記者 孫自法)

來源： 中國新聞網(wǎng)