擁有敏銳聽(tīng)覺(jué) 我們或許要感謝史前魚類

如果沒(méi)有史前魚類的大膽嘗試，我們或許永遠(yuǎn)不會(huì)演化出敏銳的聽(tīng)覺(jué)?！渡鷳B(tài)和演化前沿》近日發(fā)表了一項(xiàng)有關(guān)脊椎動(dòng)物噴水孔起源的最新研究成果，通過(guò)深入研究采集自浙江長(zhǎng)興、云南曲靖的古魚化石，中外科研人員首次證實(shí)人類中耳由魚類呼吸用的鰓演化而來(lái)。

“這項(xiàng)研究解決了困擾科學(xué)家長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的演化難題，首次證明了魚類的噴水孔曾經(jīng)是魚鰓，而我們的中耳又是從噴水孔演化來(lái)的。通俗一些說(shuō)，就是首次證明了人類的中耳曾經(jīng)是魚類呼吸的鰓。”上述論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員蓋志琨指出。

中耳包鼓膜室、傳導(dǎo)聲音的三塊聽(tīng)小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人類擁有靈敏聽(tīng)覺(jué)的秘訣所在。噴水孔是魚類非常重要的呼吸器官。目前，已經(jīng)有充分的胚胎和化石證據(jù)證明，人類的中耳是從魚類的噴水孔演化而來(lái)，而魚類的噴水孔又是從何而來(lái)？這一演化難題困擾古生物學(xué)家長(zhǎng)達(dá)百年。

2002年起，研究團(tuán)隊(duì)在浙江長(zhǎng)興志留紀(jì)地層中開(kāi)展野外工作，并在這里找到了一種最為原始的真盔甲魚化石，并將其命名為曙魚。這些曙魚化石保存有三維立體軟骨腦顱，同時(shí)，它們的個(gè)頭非常小，只有我們的指甲蓋那么大，非常適合用大科學(xué)裝置同步輻射X射線顯微成像技術(shù)進(jìn)行三維無(wú)損掃描。

研究人員于2006年把曙魚的腦顱標(biāo)本帶到了位于瑞士蘇黎世的瑞士光源進(jìn)行無(wú)損掃描，而后應(yīng)用三維重建軟件對(duì)標(biāo)本進(jìn)行三維虛擬復(fù)原?！拔覀冇昧?年完成了七件曙魚腦顱化石的三維重建。在只有指甲大小的腦顱里，幾乎重現(xiàn)了曙魚所有腦區(qū)、感覺(jué)器官及頭部神經(jīng)與血管的通道。”蓋志琨介紹。

通過(guò)對(duì)曙魚腦顱三維虛擬模型的深入研究，研究人員基本判斷，盔甲魚的第一個(gè)鰓囊是一個(gè)完整的、未退化的鰓。但是，“要想證明它是一個(gè)具有正常呼吸功能的鰓，還缺少整個(gè)證據(jù)鏈條中的最后一環(huán)，即找到在該鰓囊中存在鰓絲的化石證據(jù)。”蓋志琨強(qiáng)調(diào)。

為此，研究人員又在云南曲靖早泥盆世地層開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的野外發(fā)掘工作。經(jīng)過(guò)不懈努力，研究人員采集到了一個(gè)在眼睛后第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚的新材料，進(jìn)一步證明了盔甲魚第一鰓囊是具有正常呼吸功能的鰓，能夠利用里面的鰓絲，進(jìn)行氧氣的交換，從而為脊椎動(dòng)物噴水孔的起源提供了最為確切的解剖證據(jù)和化石證據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)綜述了噴水孔從無(wú)頜類到四足動(dòng)物的演化歷程，從而建立起了噴水孔從無(wú)頜類的鰓到人類中耳的演化序列。