4.4億年前魚類化石“講述”有頜類的崛起史

陸成寬

包括人類在內，地球上99.8%的脊椎動物都有上頜和下巴，被統稱為有頜類。我們的下巴是怎么演化來的？這個問題一直困擾著古生物學家。

如今，我國科研人員有望揭開這一謎題。9月28日，《自然》以封面文章的形式發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊的4篇學術論文。

他們向世界展示了一批距今約4.4億年的志留紀早期魚類化石，這些化石來自我國新發現的兩個志留紀早期化石庫，為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供了確切證據。

破解最初崛起之謎的鑰匙

事實上，有頜類的出現與崛起，是“從魚到人”的脊椎動物演化史上最關鍵的躍升之一，人類的很多重要器官與身體構型都可追溯到有頜類演化之初。

古生物學家推斷，有頜類起源于約4.5億年前。“然而，那個時期的有頜類化石證據極少，直到4.25億年前的志留紀晚期才出現較完整的化石記錄。”朱敏說，因此有頜類的早期演化存在一段至少綿延3000萬年、橫跨整個志留紀的巨大空白。

近10年來，朱敏團隊踏遍我國志留紀地層可能埋藏有魚類化石的200多個地點，終于在華南志留紀早期地層中，發現重慶特異埋藏化石庫和貴州石阡化石庫。

其中，重慶特異埋藏化石庫距今約4.36億年，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，堪稱“魚類的黎明”。這里發現的古魚化石不僅數量眾多、種類齊全，還保存得十分完整、精美。

朱敏說，重慶特異埋藏化石庫是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個在我國發現的、為探索生命之樹演化重要節點提供大量關鍵證據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。

而距今約4.39億年的貴州石阡化石庫，則含有數量眾多、保存完好的有頜類微體化石。

研究團隊在這兩個化石庫中，發掘出大量保存完好的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。

改寫有頜類早期演化歷史

利用高精度CT掃描、性狀大數據分析、流體動力學模擬等新技術新方法，研究團隊對這些魚類化石開展了詳細研究。

他們向世界首次展示出最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形等過去完全未知的最早有頜類身體結構與解剖學信息，為解答 “從魚到人”最初演化階段的一系列重要科學問題提供了確鑿證據，改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的各個方面。

“我們發現，最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經在華南地區欣欣向榮;到志留紀晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現并開始擴散到全球，開啟了魚類登陸并最終演化成為人類的進程。”朱敏說。

在朱敏看來，對重慶特異埋藏化石庫和貴州石阡化石庫的化石研究，將很多與人類相關的解剖學結構追溯到了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節，更新了對有頜類起源與崛起的傳統認知，進一步夯實了“從魚到人”的演化路徑。

國際古脊椎動物學會原主席、澳大利亞弗林德斯大學教授約翰·隆在了解了朱敏團隊的上述工作后，撰文稱：“這確實是令人驚嘆、改變演化格局的化石發現，改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的幾乎所有方面。”

朱敏表示，可以預見，重慶特異埋藏化石庫和貴州石阡化石庫未來還將繼續為解開有頜類起源的重重謎團作出持續貢獻。

◎ 來源|科技日報