4.4亿年前鱼类化石“讲述”有颌类的崛起史

陆成宽

包括人类在内，地球上99.8%的脊椎动物都有上颌和下巴，被统称为有颌类。我们的下巴是怎么演化来的？这个问题一直困扰着古生物学家。

如今，我国科研人员有望揭开这一谜题。9月28日，《自然》以封面文章的形式发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队的4篇学术论文。

他们向世界展示了一批距今约4.4亿年的志留纪早期鱼类化石，这些化石来自我国新发现的两个志留纪早期化石库，为有颌类的崛起与最早期辐射分化提供了确切证据。

破解最初崛起之谜的钥匙

事实上，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。

古生物学家推断，有颌类起源于约4.5亿年前。“然而，那个时期的有颌类化石证据极少，直到4.25亿年前的志留纪晚期才出现较完整的化石记录。”朱敏说，因此有颌类的早期演化存在一段至少绵延3000万年、横跨整个志留纪的巨大空白。

近10年来，朱敏团队踏遍我國志留纪地层可能埋藏有鱼类化石的200多个地点，终于在华南志留纪早期地层中，发现重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库。

其中，重庆特异埋藏化石库距今约4.36亿年，是目前世界上唯一保存志留纪早期完整有颌类化石的特异埋藏化石库，堪称“鱼类的黎明”。这里发现的古鱼化石不仅数量众多、种类齐全，还保存得十分完整、精美。

朱敏说，重庆特异埋藏化石库是继澄江生物群、热河生物群之后，又一个在我国发现的、为探索生命之树演化重要节点提供大量关键证据的世界级特异埋藏化石库，将完整有颌类的化石记录前推了1100万年。

而距今约4.39亿年的贵州石阡化石库，则含有数量众多、保存完好的有颌类微体化石。

研究团队在这两个化石库中，发掘出大量保存完好的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钥匙。

改写有颌类早期演化历史

利用高精度CT扫描、性状大数据分析、流体动力学模拟等新技术新方法，研究团队对这些鱼类化石开展了详细研究。

他们向世界首次展示出最早有颌类的牙齿、头部、身体以及偶鳍的雏形等过去完全未知的最早有颌类身体结构与解剖学信息，为解答 “从鱼到人”最初演化阶段的一系列重要科学问题提供了确凿证据，改写了有颌脊椎动物早期演化历史的各个方面。

“我们发现，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。”朱敏说。

在朱敏看来，对重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库的化石研究，将很多与人类相关的解剖学结构追溯到了4.4亿年前的远古鱼类，填补了“从鱼到人”演化史上缺失的最初始环节，更新了对有颌类起源与崛起的传统认知，进一步夯实了“从鱼到人”的演化路径。

国际古脊椎动物学会原主席、澳大利亚弗林德斯大学教授约翰·隆在了解了朱敏团队的上述工作后，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。”

朱敏表示，可以预见，重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库未来还将继续为解开有颌类起源的重重谜团作出持续贡献。

◎ 来源|科技日报