4.4億(yi) 年前魚類化石，揭開生命演化奧秘（科技自立自強）

　　填補脊椎動物“從(cong) 魚到人”演化史上缺失的最初始環節

　　本報記者 吳月輝

　　核心閱讀

　　地球上現存99.8%的脊椎動物都具有上頜與(yu) 下巴，這些器官是怎麽(me) 演化來的？中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所朱敏團隊在重慶、貴州等地約4.4億(yi) 年前的誌留紀早期地層中發現兩(liang) 個(ge) 化石庫，首次為(wei) 有頜類的崛起與(yu) 最早期輻射分化提供確切證據，並據此取得一係列新發現，填補了脊椎動物“從(cong) 魚到人”演化史上缺失的最初始環節。

　　有頜類（有上頜與(yu) 下巴的脊椎動物）的出現與(yu) 崛起是脊椎動物演化史上最關(guan) 鍵的躍升之一，人類的很多重要器官與(yu) 身體(ti) 構型都可追溯到有頜類演化之初。然而，這一躍升具體(ti) 發生在何時、何地，又是如何發生的？這些問題一直未能得到解答。

　　近期，中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所朱敏團隊在我國重慶、貴州等地距今約4.4億(yi) 年前的誌留紀早期地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，增添了我國又一個(ge) 世界級的特異埋藏化石庫，填補了全球誌留紀早期有頜類化石記錄的空白，首次為(wei) 有頜類的崛起與(yu) 最早期輻射分化提供確切證據。

　　國際學術期刊《自然》於(yu) 北京時間9月29日以封麵文章形式同期發表團隊的4篇學術論文，集中報道了這批有關(guan) 有頜類起源與(yu) 最早期演化的研究成果。

　　有頜類的早期演化曾經存在至少3000萬(wan) 年的巨大空白

　　包括人類在內(nei) ，地球上現存99.8%的脊椎動物都具有頜骨（上頜與(yu) 下巴），統稱為(wei) 有頜脊椎動物或有頜類。

　　朱敏說：“有頜類的出現是生命演化史上非常重要的一次躍升。有下巴就意味著有一張可以自由活動的嘴，對於(yu) 脊椎動物從(cong) 水裏到陸地生活時攝取食物至關(guan) 重要。”

　　以前，科學家根據基因、胚胎等線索推測，有頜類應該起源於(yu) 4.5億(yi) 年前的奧陶紀晚期，而在誌留紀應該就已經很繁盛了。但這種推測一直沒有被證實。因為(wei) 有頜類直到誌留紀晚期（4.25億(yi) 年前）才出現較完善的化石記錄，而分子鍾推斷的有頜類起源時間不晚於(yu) 4.5億(yi) 年前的奧陶紀晚期，因此，有頜類的早期演化存在一段至少綿延3000萬(wan) 年、橫跨整個(ge) 誌留紀的巨大空白，被稱為(wei) “古生物學史上一個(ge) 頑固存在的重大空白”。

　　朱敏說：“由於(yu) 這個(ge) 空白的存在，盡管我們(men) 知道有頜類在誌留紀已經存在，但對它們(men) 到底長什麽(me) 模樣、有多大、處於(yu) 什麽(me) 生態位、彼此之間如何演化等問題一無所知，甚至不能確定誌留紀地層中發現的零星棘刺、鱗片是否屬於(yu) 有頜魚類。”

　　化石實證的缺失使得有頜類的起源與(yu) 崛起，這個(ge) 脊椎動物演化史中最關(guan) 鍵的躍升之一，過去一直籠罩在迷霧之中。

　　近10年來，朱敏團隊探尋我國誌留紀地層中可能含有魚類化石的200多個(ge) 地點，終於(yu) 在華南誌留紀早期地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，以及其中大量特異埋藏保存的完整誌留紀早期魚類化石，找到了破解有頜類最初崛起與(yu) 輻射分化之謎的鑰匙。

　　魚類化石的發現，有助於(yu) 探尋牙齒、脖子等器官的起源

　　經過對這兩(liang) 個(ge) 化石庫埋藏化石的挖掘、采集和研究，團隊科研人員判定：“貴州石阡化石庫”時代為(wei) 蘭(lan) 多維列世（誌留紀早期）埃隆期最晚期，約4.39億(yi) 年前；“重慶特異埋藏化石庫”時代，為(wei) 蘭(lan) 多維列世特列奇期，約4.36億(yi) 年前。

　　“貴州石阡化石庫”裏含有數量多、保存好的有頜類微體(ti) 化石。團隊成員在其中發現了23枚誌留紀早期的魚類牙齒化石標本，長度僅(jin) 2.5毫米。科研人員通過高精度CT、三維複原以及組織學切片等技術手段對其中的雙列黔齒魚牙齒開展了細致研究。

　　朱敏介紹，“我們(men) 發現雙列黔齒魚的齒旋結構，不同於(yu) 無頜類的咽喉齒和齒狀物，它擁有左右兩(liang) 列鏡像對稱的初級齒單元，並呈‘之’字形排列，基本側(ce) 麵也還分布了一定數量的側(ce) 生齒單元。齒旋彎曲的形狀和縱向的齒單元，也很好解釋了頜骨在牙槽內(nei) 的起源。”

　　雙列黔齒魚的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，成為(wei) 迄今為(wei) 止有頜類出現的最早最直觀的證據，將牙齒最早化石證據前推了1400萬(wan) 年。同時，也印證了此前科學家們(men) 的推測，誌留紀早期就有有頜類了。

　　此外，科學家們(men) 還發現了另一個(ge) 重要器官——脖子的起源。

　　在“重慶特異埋藏化石庫”裏，朱敏團隊發現了一大批4.36億(yi) 年前完整的奇跡秀山魚化石。

　　“這種魚也是有頜的，而且保存非常完整。這也將完整的有頜類化石記錄大大前推了1100萬(wan) 年。” 團隊成員朱幼安進一步解釋說：“絕大多數的有頜類都有可以活動的脖子關(guan) 節，無頜類則沒有。秀山魚作為(wei) 有頜類的最初形態，處於(yu) 演化的中間狀態。它的頭甲中間有一道橫向的裂隙，使得頭能在呼吸和攝食時抬起和落下，這是更先進的頸關(guan) 節的雛形。人的頭與(yu) 頸部相連的枕骨就是由秀山魚頭頂的這道裂隙前的骨片演化而來的。”

　　“重慶特異埋藏化石庫”是目前世界上唯一保存誌留紀早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫，可以說是“魚類的黎明”。這是繼澄江生物群、熱河生物群之後，又一個(ge) 在我國發現的、為(wei) 探索生命之樹演化重要節點提供大量關(guan) 鍵證據的世界級特異埋藏化石庫。

　　填補了“從(cong) 魚到人”演化史上缺失的最初始環節

　　此次發現在古生物學史上第一次大規模展示了誌留紀魚群特別是有頜類的麵貌，揭示了早期有頜類崛起的過程：最遲到4.4億(yi) 年前，有頜類各大類群已經在華南地區欣欣向榮；到誌留紀晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現並開始擴散到全球，開啟了魚類登陸並最終演化成為(wei) 人類的進程。

　　朱敏說：“對新發現古魚類化石的研究，將很多與(yu) 人類相關(guan) 的解剖學結構追溯到4.4億(yi) 年前的遠古魚類，填補了‘從(cong) 魚到人’演化史上缺失的最初始環節，更新了對有頜類起源與(yu) 崛起的傳(chuan) 統認知，進一步夯實了‘從(cong) 魚到人’的演化路徑。”

　　國際古脊椎動物學會(hui) 前主席、澳大利亞(ya) 弗林德斯大學教授約翰·朗撰文稱：“這確實是令人驚歎、改變演化格局的化石發現，改寫(xie) 了有頜脊椎動物早期演化曆史的幾乎所有方麵。”

　　可以預見，此次新發現的兩(liang) 個(ge) 化石庫，未來還將繼續為(wei) 解開圍繞有頜類起源的重重謎團持續作出貢獻。