給4億年前古魚(yú)做CT 科學(xué)家有了重要發(fā)現(xiàn)

一條4億年前的古魚(yú)，與包括人類(lèi)在內(nèi)的現(xiàn)代有頜類(lèi)動(dòng)物會(huì)有什么關(guān)系?

前不久，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所朱幼安、盧靜、朱敏領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)、澳大利亞、英國(guó)和瑞典學(xué)者組成的國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)對(duì)一塊4億年前的“鴨嘴獸古魚(yú)”化石標(biāo)本深入研究并獲得重要進(jìn)展，該成果論文在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表。

這一中外科學(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn)并提出有頜脊椎動(dòng)物早期演化新框架，認(rèn)為“鴨嘴獸古魚(yú)”與包括人類(lèi)在內(nèi)的現(xiàn)代有頜類(lèi)動(dòng)物，是生物進(jìn)化史上較近的“親戚”。

遠(yuǎn)古“親戚”

據(jù)論文第一作者朱幼安介紹，大多數(shù)脊椎動(dòng)物，包括人類(lèi)自身均屬于有頜類(lèi)，即有頜的脊椎動(dòng)物。從頜的起源，到現(xiàn)代有頜類(lèi)最近共同祖先出現(xiàn)之間，為一群被統(tǒng)稱(chēng)為“盾皮魚(yú)類(lèi)”的早期有頜魚(yú)類(lèi)所填充，現(xiàn)代有頜類(lèi)共同的“身體藍(lán)圖”，以及許多重要器官特征的起源，都需要到這中間去尋找。

布林達(dá)貝拉魚(yú)，就是一種中等體型的“盾皮魚(yú)類(lèi)”，生活在4億年前澳大利亞?wèn)|部的陸表淺海礁區(qū)。1980年，澳大利亞學(xué)者認(rèn)為布林達(dá)貝拉魚(yú)是一種很原始的古魚(yú)類(lèi)。不過(guò)，受限于當(dāng)時(shí)技術(shù)手段，該魚(yú)的內(nèi)耳半規(guī)管和內(nèi)淋巴系統(tǒng)等細(xì)節(jié)，無(wú)法確切得知。

最新的國(guó)際合作研究中，朱幼安等人應(yīng)用高精度CT掃描數(shù)據(jù)，對(duì)兩件新的布林達(dá)貝拉魚(yú)頭部標(biāo)本掃描和研究后發(fā)現(xiàn)，正是在過(guò)去不可知的區(qū)域內(nèi)，隱藏著十分重要的信息——布林達(dá)貝拉魚(yú)內(nèi)耳的上部和下部界限分明，前后半規(guī)管以發(fā)達(dá)的總腳和橢圓囊上腔相連，這與之前所知的其他“盾皮魚(yú)類(lèi)”內(nèi)耳十分不同，而與現(xiàn)代有頜類(lèi)相似。

“事實(shí)上，這一系列特征可以在包括人類(lèi)在內(nèi)的大部分現(xiàn)代有頜類(lèi)中找到。”朱幼安說(shuō)。

據(jù)他介紹，此次研究發(fā)現(xiàn)，布林達(dá)貝拉魚(yú)擁有發(fā)達(dá)的內(nèi)淋巴囊，該內(nèi)淋巴囊向內(nèi)通過(guò)一垂直小管與內(nèi)耳前庭相連，向外又由穿透顱頂?shù)膬?nèi)淋巴管與外界相通，這與現(xiàn)代有頜類(lèi)，特別是與軟骨魚(yú)類(lèi)模式基本一致，進(jìn)一步支持了布林達(dá)貝拉魚(yú)與現(xiàn)代有頜類(lèi)較近的關(guān)系。

新假說(shuō)

學(xué)界對(duì)最早期有頜類(lèi)演化關(guān)系的爭(zhēng)論由來(lái)已久。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為“盾皮魚(yú)類(lèi)”形成一個(gè)自然類(lèi)群，近年來(lái)，許多學(xué)者認(rèn)為“盾皮魚(yú)類(lèi)”只是許多最早期有頜類(lèi)的集合，代表了從無(wú)頜的甲胄魚(yú)演化到硬骨魚(yú)軟骨魚(yú)之間一系列的中間狀態(tài)。

論文通訊作者盧靜說(shuō)，合作團(tuán)隊(duì)除對(duì)布林達(dá)貝拉魚(yú)內(nèi)耳進(jìn)行研究外，還通過(guò)CT掃描數(shù)據(jù)，對(duì)布林達(dá)貝拉魚(yú)顱頂甲骨片做了重新訂正，并認(rèn)為一些過(guò)去歸為布林達(dá)貝拉魚(yú)自有的特化性狀，實(shí)際上可以與現(xiàn)代有頜類(lèi)比較。

根據(jù)這些新加入的數(shù)據(jù)，合作團(tuán)隊(duì)詳細(xì)厘定有頜類(lèi)特征矩陣，對(duì)其進(jìn)行的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于最簡(jiǎn)約假設(shè)的系統(tǒng)演化樹(shù)與之前假說(shuō)有較大區(qū)別。在新提出的假說(shuō)中，“盾皮魚(yú)類(lèi)”確實(shí)不能構(gòu)成一個(gè)單系或自然類(lèi)群。

盧靜說(shuō)，布林達(dá)貝拉魚(yú)的最新研究，展現(xiàn)出對(duì)過(guò)去經(jīng)典標(biāo)本的重新認(rèn)識(shí)和對(duì)現(xiàn)有早期脊椎動(dòng)物演化框架的沖擊。近期，在我國(guó)發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的志留紀(jì)(距今約4.4億至4.19億年)有頜魚(yú)類(lèi)，它們已經(jīng)非常接近頜起源的時(shí)間和系統(tǒng)演化節(jié)點(diǎn)。

“后續(xù)的深入研究將提供全新資料，有望在頜的起源、有頜類(lèi)早期演化框架等一系列重大科學(xué)問(wèn)題上取得重要突破。”盧靜說(shuō)。(記者 邱晨輝)

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