“從魚到人”有了關(guān)鍵證據(jù)

頜骨——上頜與下巴的出現(xiàn)，是脊椎動物“從魚到人”的演化史上最關(guān)鍵的躍升之一，也是人類很多重要器官與身體構(gòu)型形成的“起點”。但因為化石的缺失，有頜類的起源與演化一直成謎——它們仿佛是突然出現(xiàn)的，古脊椎動物學巨擘阿爾弗雷德·羅美爾曾將其稱為“古生物學史上一個頑固存在的重大空白”。

如今，這個空白有望被我國科學家填補。國際學術(shù)期刊《自然》9月28日發(fā)表了團隊的4篇學術(shù)論文，集中報道了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在重慶市、貴州省志留紀早期（距今約4.4億年）地層中發(fā)現(xiàn)的五條古魚。這些發(fā)現(xiàn)填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄的空白，首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據(jù)，讓解答“從魚到人”最初階段的一系列重要科學問題成為可能。

更重要的是，朱敏說：“我們在重慶市和貴州省發(fā)現(xiàn)了豐富的古魚化石庫藏，可以稱之為‘重慶特異埋藏化石庫’和‘貴州石阡化石庫’，為我國再添世界級的特異埋藏化石庫。可以期待，我們將在這里揭開更多遠古的奧秘，探討地球的演化和生命更迭。”

五條古魚中，隱藏著有頜類起源與崛起的奧秘

朱敏介紹，這五條古魚分別是發(fā)現(xiàn)于貴州省石阡縣的雙列黔齒魚和新塑梵凈山魚，發(fā)現(xiàn)于重慶市的靈動土家魚、蠕紋沈氏棘魚和奇跡秀山魚。研究團隊采用新技術(shù)新方法對這些魚類化石開展了詳細研究，發(fā)現(xiàn)了最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形，是過去完全未知的最早有頜類的身體結(jié)構(gòu)與解剖學信息。這些發(fā)現(xiàn)在有頜類最早期分化、重要器官和身體構(gòu)型演化等科學問題的探索中取得了新進展，刷新了傳統(tǒng)認知。

雙列黔齒魚的重要性在于它的牙齒，朱敏說：“其齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬年。”新塑梵凈山魚的重要性在于它的棘刺。“這一發(fā)現(xiàn)顯示，早在志留紀早期，原始軟骨魚類已經(jīng)演化出典型的柵棘魚形態(tài)，同時具有硬骨魚類的組織學特征。”朱敏說，“這些進展讓奧陶紀、志留紀魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期爭論塵埃落定。”

盔甲魚類靈動土家魚是一種無頜魚，它的發(fā)現(xiàn)為脊椎動物何時演化出了成對的附肢提供了關(guān)鍵化石證據(jù)。沈氏棘魚和奇跡秀山魚都是有頜魚類，蠕紋沈氏棘魚是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚，確證了鯊魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來；奇跡秀山魚則糅合了多個盾皮魚大類的特征，為探究有頜類生命之樹根部主要類群的起源和脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。

這些新發(fā)現(xiàn)在古生物學史上第一次大規(guī)模展示了志留紀魚群特別是有頜類的面貌，揭示了早期有頜類崛起的過程：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；到志留紀晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開始擴散到全球，開啟了魚類登陸并最終演化成為人類的進程。

國際古脊椎動物學會前主席、澳大利亞弗林德斯大學約翰·朗教授撰文稱：“這確實是令人驚嘆、改變演化格局的化石發(fā)現(xiàn)，改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的幾乎所有方面。”

解密“從魚到人”，還要看中國

中國是古生物化石保存的“福地”，從澄江化石群、熱河化石群，再到貴州石阡化石庫、重慶特異埋藏化石庫，地球生命演化的早期歷史在古生物學家們的手中逐漸重現(xiàn)。

近十年來，朱敏團隊踏遍我國志留紀地層可能含魚的二百多個地點，終于在重慶市和貴州省石阡縣發(fā)現(xiàn)大量特異埋藏保存的完整志留紀早期魚類化石，找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。

朱敏說：“貴州石阡化石庫時代為蘭多維列世（志留紀早期）埃隆期最晚期，約4.39億年前，含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。重慶特異埋藏化石庫時代為蘭多維列世特列奇期，約4.36億年前，是目前世界上唯一保存志留紀早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫。”

其中，重慶特異埋藏化石庫堪稱“魚類的黎明”。朱敏說：“這是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個在我國發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹演化重要節(jié)點提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級特異埋藏化石庫，將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬年，將若干人類身體結(jié)構(gòu)的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中。重慶特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)的古魚化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全，而且保存十分完整、精美，我們得以一窺志留紀初期脊椎動物特別是有頜類的全貌。”

對重慶特異埋藏化石庫和貴州石阡化石庫的化石研究，將很多與人類相關(guān)的解剖學結(jié)構(gòu)追溯到4.4億年前的遠古魚類，填補了“從魚到人”演化史上缺失的最初始環(huán)節(jié)，更新了人們對有頜類起源與崛起的傳統(tǒng)認知，進一步夯實了“從魚到人”的演化路徑。

“古生物學界對北美、澳洲等地的志留紀地層的研究已經(jīng)很多，至今沒有發(fā)現(xiàn)比我們更好的結(jié)果。”朱敏說，“我們有這樣得天獨厚的寶藏，解密有頜類起源與崛起、探索‘從魚到人’的演化路徑，還要看中國！”