中外科學家為脊椎動物頜的起源提供關鍵證據

8月18日出版的《自然》雜志以封面故事的形式報道了中外科學家一項有關脊椎動物頜起源的重要成果。他們對來自中國的4億年前無頜類盔甲魚的腦內顱進行三維復原，相關研究結果解決了長期以來困擾古生物學家和發育生物學家的難題。

此項研究由中科院古脊椎動物與古人類研究所蓋志琨、朱敏研究員以及來自英法等國科學家合作完成。他們利用最先進的同步輻射X射線斷層掃描和三維重建技術，對4億年前的盔甲魚腦內顱進行三維復原，全面復原了腦、神經系統、頭部血管系統、鼻垂體系統以及內耳等感覺器官。結果顯示，盔甲魚的鼻垂體系統已經分裂，成對鼻囊位于口鼻腔的兩側，并已經完全脫離垂體管。而這一結果正是科學家所推測的在頜起源之前所發生的最關鍵的一次演化事件。

據蓋志琨介紹，頜的起源使脊椎動物由被動的濾食性生活向主動的捕食性生活方式過渡，自此才演化出包括人類在內的有頜脊椎動物的各大類群。由于現存的無頜類動物與有頜類動物之間存在巨大的形態鴻溝和基因差異，因此對于頜的起源存在許多懸而未決的問題。此外，兩者之間還有一差別：無頜類只有一個鼻孔，鼻囊與垂體緊密結合在一起；而有頜類都有兩個獨立的外鼻孔，其中成對的鼻囊位于腦顱的兩側，并完全跟垂體分離。科學家推斷頜的起源與有頜類雙鼻孔的起源緊密相關。遺憾的是此說并未得到古生物化石證據的支持。

從1998年開始，我國科學家在浙江北部的志留紀地層中采獲大量盔甲魚腦內顱標本。此后，中外科學家借助瑞士光源中心的同步輻射X射線斷層掃描技術，對盔甲魚的腦內顱標本進行了無損探測掃描。在此基礎上利用三維重建技術，重繪了2萬多張具有復雜結構的盔甲魚腦內顱的三維切片，歷經5年，終于完成了對7個盔甲魚腦內顱的三維復原，并最終為頜的起源提供了關鍵的化石證據。