4.4億年前魚類化石“講述”有頜類的崛起史

陸成寬

包括人類在內(nèi)，地球上99.8%的脊椎動(dòng)物都有上頜和下巴，被統(tǒng)稱為有頜類。我們的下巴是怎么演化來(lái)的？這個(gè)問題一直困擾著古生物學(xué)家。

如今，我國(guó)科研人員有望揭開這一謎題。9月28日，《自然》以封面文章的形式發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏院士團(tuán)隊(duì)的4篇學(xué)術(shù)論文。

他們向世界展示了一批距今約4.4億年的志留紀(jì)早期魚類化石，這些化石來(lái)自我國(guó)新發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)志留紀(jì)早期化石庫(kù)，為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供了確切證據(jù)。

破解最初崛起之謎的鑰匙

事實(shí)上，有頜類的出現(xiàn)與崛起，是“從魚到人”的脊椎動(dòng)物演化史上最關(guān)鍵的躍升之一，人類的很多重要器官與身體構(gòu)型都可追溯到有頜類演化之初。

古生物學(xué)家推斷，有頜類起源于約4.5億年前?！叭欢?，那個(gè)時(shí)期的有頜類化石證據(jù)極少，直到4.25億年前的志留紀(jì)晚期才出現(xiàn)較完整的化石記錄?！敝烀粽f(shuō)，因此有頜類的早期演化存在一段至少綿延3000萬(wàn)年、橫跨整個(gè)志留紀(jì)的巨大空白。

近10年來(lái)，朱敏團(tuán)隊(duì)踏遍我國(guó)志留紀(jì)地層可能埋藏有魚類化石的200多個(gè)地點(diǎn)，終于在華南志留紀(jì)早期地層中，發(fā)現(xiàn)重慶特異埋藏化石庫(kù)和貴州石阡化石庫(kù)。

其中，重慶特異埋藏化石庫(kù)距今約4.36億年，是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫(kù)，堪稱“魚類的黎明”。這里發(fā)現(xiàn)的古魚化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全，還保存得十分完整、精美。

朱敏說(shuō)，重慶特異埋藏化石庫(kù)是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個(gè)在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹演化重要節(jié)點(diǎn)提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級(jí)特異埋藏化石庫(kù)，將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬(wàn)年。

而距今約4.39億年的貴州石阡化石庫(kù)，則含有數(shù)量眾多、保存完好的有頜類微體化石。

研究團(tuán)隊(duì)在這兩個(gè)化石庫(kù)中，發(fā)掘出大量保存完好的志留紀(jì)早期魚類化石，找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。

改寫有頜類早期演化歷史

利用高精度CT掃描、性狀大數(shù)據(jù)分析、流體動(dòng)力學(xué)模擬等新技術(shù)新方法，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這些魚類化石開展了詳細(xì)研究。

他們向世界首次展示出最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形等過(guò)去完全未知的最早有頜類身體結(jié)構(gòu)與解剖學(xué)信息，為解答 “從魚到人”最初演化階段的一系列重要科學(xué)問題提供了確鑿證據(jù)，改寫了有頜脊椎動(dòng)物早期演化歷史的各個(gè)方面。

“我們發(fā)現(xiàn)，最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮;到志留紀(jì)晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開始擴(kuò)散到全球，開啟了魚類登陸并最終演化成為人類的進(jìn)程。”朱敏說(shuō)。

在朱敏看來(lái)，對(duì)重慶特異埋藏化石庫(kù)和貴州石阡化石庫(kù)的化石研究，將很多與人類相關(guān)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)追溯到了4.4億年前的遠(yuǎn)古魚類，填補(bǔ)了“從魚到人”演化史上缺失的最初始環(huán)節(jié)，更新了對(duì)有頜類起源與崛起的傳統(tǒng)認(rèn)知，進(jìn)一步夯實(shí)了“從魚到人”的演化路徑。

國(guó)際古脊椎動(dòng)物學(xué)會(huì)原主席、澳大利亞弗林德斯大學(xué)教授約翰·隆在了解了朱敏團(tuán)隊(duì)的上述工作后，撰文稱：“這確實(shí)是令人驚嘆、改變演化格局的化石發(fā)現(xiàn)，改寫了有頜脊椎動(dòng)物早期演化歷史的幾乎所有方面?！?/p>

朱敏表示，可以預(yù)見，重慶特異埋藏化石庫(kù)和貴州石阡化石庫(kù)未來(lái)還將繼續(xù)為解開有頜類起源的重重謎團(tuán)作出持續(xù)貢獻(xiàn)。

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