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“从鱼到人”脊椎动物演化史关键点被找到

作者: 雍黎   文章来源:科技日报   发表时间:2022-09-29    点击量:

  9月29日,由重庆市规划和自然资源局、中科院古脊椎动物与古人类研究所等单位合作完成的论文《中国志留纪早期最古老完整有颌脊椎动物》,作为封面论文在《自然》发表,在有颌类起源与早期演化研究方向再次取得重大突破。

  

  改写有颌脊椎动物早期演化历史 “从鱼到人”关键证据被发现

  有颌脊椎动物的最早演化历史在时间上存在悖论。

  包括人类在内,地球上现存99.8%的脊椎动物都具有颌骨(上颌与下巴),统称为有颌脊椎动物或有颌类。有颌类的出现与崛起是“从鱼到人”的脊椎动物演化史上最关键的跃升之一,人类的很多重要器官与身体构型都可追溯到有颌类演化之初。然而,这一跃升具体发生在何时、何地、又是如何发生?这些问题需要古生物学证据来回答。

  化石实证的缺失使得有颌类的起源与崛起,这个脊椎动物演化史中最关键的跃升之一,过去一直笼罩在重重迷雾之中,有颌类在其出现的前三千万年一直是一个“幽灵支系”。

  

  “重庆特异埋藏化石库”化石。

  研究团队在秀山新发现并命名了志留纪早期鱼化石组合“重庆特异埋藏化石库”,其中发现的古鱼化石不仅数量众多、种类齐全,而且保存十分完整、精美,包含了迄今为止最早的完整的有颌脊椎动物化石记录,为解决这一时期有颌脊椎动物的隐秘辐射提供关键见解。

  “重庆特异埋藏化石库”的发现在古生物学史上第一次大规模展示了志留纪鱼群特别是有颌类的面貌,揭示了早期有颌类崛起的过程——最迟到4.36亿年前,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类的进程。

  国际古脊椎动物学会前主席、澳大利亚弗林德斯(Flinders)大学John Long教授了解了团队的上述工作后,撰文称“这确实是令人惊叹、改变演化格局的化石发现,改写了有颌脊椎动物早期演化历史的几乎所有方面”。

  四足动物四肢的雏形出现 最新发现3种志留纪古鱼新属种

  “重庆特异埋藏化石库”中包括最新发现的3种志留纪古鱼新属种:盾皮鱼类的奇迹秀山鱼,软骨鱼类的蠕纹沈氏棘鱼和盔甲鱼类的灵动土家鱼。

  

  “灵动土家鱼”复原图。

  “灵动土家鱼”生活于4.36亿年前,是一种没有颌部的盔甲鱼,其头甲保存了奇特的侧线系统,同时惊奇的是,其身体完整的保存了下来,这在盔甲鱼中属于首例,从保存的身体部分可以观测到其体侧成对的连续鳍褶,研究表明这些连续鳍褶是有颌鱼类偶鳍或者包括人类在内的四足动物四肢的雏形。

  

  “蠕纹沈氏棘鱼”复原图。

  “蠕纹沈氏棘鱼”生活于4.36亿年前,是一种软骨鱼类,是我国首次发现的软骨鱼类大化石,也是世界上目前发现最早的关联保存的软骨鱼类大化石,其具有一个非常特殊的包围肩带的大块膜质骨甲,这一特征此前被认为是盾皮鱼类独有的特征,在其他软骨鱼类中从未发现过,确证了软骨鱼类是从“披盔戴甲”的祖先——盾皮鱼类演化而来。

  

  “奇迹秀山鱼”复原图。

  “奇迹秀山鱼”生活于4.36亿年前,不同于以往任何一种盾皮鱼类,糅合了多个盾皮鱼大类的特征,其颅顶甲型式为从盾皮鱼式向硬骨鱼式演化过程中的一个中间状态,为探究有颌类生命之树根部主要类群的起源提供了珍贵资料。

  “该生物群是继澄江生物群、热河生物群之后,又一个在我国发现的、处于生命之树演化重要节点的特异埋藏化石库。”重庆地质矿产研究院陈阳介绍,该发现填补了全球志留纪早期有颌类化石记录的空白,首次为有颌类的最早期崛起与辐射分化提供了确切证据,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探索中取得了新进展,刷新了世界生命演化史的传统认知。

  重庆秀山成为有颌鱼类的故乡

  重庆生物群产自重庆市秀山县志留系回星哨组(志留纪早期,约4.36亿年前)中。4.36亿年前,重庆东部是华南大陆边缘的陆架,淹没在侵入华南大陆中央的扬子古海之下,从注入海湾的大河在滨海形成了大量潟湖等适合鱼类生活的环境,除了鱼类外,这里还生活着许多志留纪的典型无脊椎动物,主要是节肢动物。

  “川河盖从山脚蜿蜒盘旋至山顶的那条天路,更像是一条螺旋式上升的生命演化之路。”论文作者之一、重庆市地质调查院魏光飚研究员表示,“重庆特异埋藏化石库”的发现,表明川河盖是一座名副其实的宝山,其中蕴藏了无数生命演化的奥秘。重庆生物群的发现与研究,为秀山新增了“志留纪海洋公园”“有颌鱼类的故乡”等世界级的科学、文化名片。

  论文并列第一作者单位重庆地质矿产研究院科研人员全程参与了研究工作。

  重庆市规划和自然资源局有关负责人介绍说,“重庆特异埋藏化石库”由世界顶尖研究机构和化石发现地规划自然资源管理部门紧密合作发现,树立了我国重要古生物化石发现、保护、研究和宣传的良好典范,为我国辽阔国土上蕴藏的古生物,特别是脊椎动物化石宝库的科研与守护探索了一条可行之路。

  相关阅读:重庆志留纪鱼化石发掘重大科研成果时间线

  2019年,重庆地质矿产研究院在秀山川河盖地区发现重庆志留纪鱼化石。

  2021年6月,国际权威学术期刊《当代生物学》(Current Biology)报道了4.23亿年前世界最古老的全颌盾皮类鱼化石——“袖珍边城鱼”。

  2022年3月,国际学术期刊《地质学报》英文版报道了4.36亿年前的无颌类鱼化石——“滨海涌洞鱼”。

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