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    玉“曙”臨風的明星魚——曙魚

    2022年06月27日 11:06:10 來源:曲靖日報

    李旭彤 蓋志琨


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    曙魚生態復原圖(蘇柏恩繪)。
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    曙魚整體復原(葉劍提供)。
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    曙魚頭甲照片(蓋志琨攝)。
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    曙魚三維保存的腦顱(蓋志琨攝)。
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    曙魚腦顱的三維虛擬復原(蓋志琨提供)。


    ■分類位置:盔甲魚亞綱,真盔甲魚目,曙魚科

    ■化石產地:浙江省長興縣小浦鎮

    ■層位與時代:唐家塢組,志留紀蘭多維列世特列奇期早期

    ■命名人與命名年代:蓋志琨等,2011年; 潘江,1986年

    如果說把古魚王國比作“魚”樂圈,真盔甲魚目曙魚科下的浙江曙魚可以說是一個大明星了。很早以前,曙魚就掀起了一陣有關頜起源的熱議,而近期對曙魚第一鰓囊的新發現又把這條明星魚重新拉回了大眾的視野里。

    在有關脊椎動物頜的起源中,骨甲魚和盔甲魚一直是重要角色。此前大家一直認為骨甲魚是有頜脊椎動物最近的姊妹群,盔甲魚是介于現生無頜與有頜動物之間的過渡類群, “哪一類無頜類動物與有頜脊椎動物的共同點多,哪一類就是后者的祖先”,與這個判定方法同時出現的就是曙魚神奇的鼻垂體復合體。通過應用最先進的同步輻射X射線斷層掃描和三維重建技術,對來自中國4億年前無頜類盔甲魚的腦內顱進行了三維虛擬重建,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。其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,而這一結果正是分子生物學和發育生物學長期以來所推測的在頜的起源之前所發生的最為關鍵的一次演化事件,正是這一事件為頜的起源提供的先決條件,佐證了頜演化的異位理論。不僅如此,曙魚難以置信地保存了腦顱及其內部神經和血管的通道。曙魚的名字也因此得來:一條為有頜類起源帶來曙光的魚。曙魚的研究成果在《Nature》雜志上以封面推薦文章發表,引起國際學術界的高度關注。

    事實上,在脊椎動物演化史上有著重要地位的曙魚,其確切的地質時代以及區域地層對比至今一直存在爭議。不知大家是否還記得兩個月前《一周一魚》欄目報道的海洋“萌主”——俊卿清水魚,實際上,清水魚也是真盔甲魚目曙魚科大家庭中的一員,清水魚產自距今4.38億年的清水組中,其與浙江地區的魚類組合一致。也就是說,我們可以根據二者相同的生物演化階段與化石層序律推測出二者生存的地質時代大致相同,曙魚的生存時代更加古老,大致為4.38億年前。

    與真盔甲魚目的其他“兄弟姐妹”相比,曙魚的長相算是比較“清秀”了。通過對7件新標本及正型標本的測量,發現個體大小在曙魚中是一個非常穩定的性狀,它們身材比較迷你,算是個體較小的真盔甲魚。曙魚頭甲呈橫寬三角形,角和內角均發育,內角呈棘刺狀且小于外角。頭甲背面沿中軸線顯著隆起,腹面平坦,周緣形成一圈不封閉的腹環,中為相對較大的口鰓窗??艨讏A形、較大,中背孔前端已達吻緣,后端大致與兩眶孔的前緣連線齊平。大“眼睛”小身體,在外形長相多少有些隨意的真盔甲魚目中,可以算是“玉樹臨風”了。

    聽了上面的曙魚介紹,大家是不是覺得曙魚已經走上了“魚生”巔峰了呢?其實,還有更厲害的——曙魚腦顱三維重建的深入研究又一次證明人的中耳最早起源于魚類呼吸的鰓!

    中耳是人類擁有靈敏聽覺的秘訣所在,目前已有充分的胚胎和化石證據證明,人類中耳是從魚類的噴水孔演化而來。但是,魚類噴水孔又是從何而來?則是困擾科學界長達百年的世紀難題。

    我們都知道魚類的噴水孔是位于眼睛之后,頜弓和舌弓之間一個只含有假鰓的不完整鰓裂,是魚類非常重要的呼吸器官。而英國古生物學家沃特森在1937年提出了“自由舌弓理論”,認為早期有頜類的一個原始狀態是應該在頜弓和舌弓之間具有一個完整的、尚未退化的鰓裂,而非噴水孔。

    根據這一思路,中科院古脊椎所研究團隊對曙魚腦顱三維虛擬模型進行了深入研究,發現曙魚眼睛后面的第一個鰓囊就是位于頜弓和舌弓之間的舌頜囊,跟后面的5個鰓囊并無二致,而且開口于頭甲腹面,并不像噴水孔那樣開口于頭甲背面,基本判斷盔甲魚類的舌頜囊還是一個未退化的鰓囊?!安贿^,要想證明腮囊是一個具有正常呼吸功能的鰓,還缺少整個證據鏈條中的最后一環,即找到該鰓囊中存在鰓絲的化石證據?!鄙w志琨稱,研究團隊為此又將目光移向云南曲靖,2017年很幸運首次采集到第一個在眼睛后第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚化石新材料。

    通過對曙魚和寬甲魚化石材料的不斷研究,科學家判斷盔甲魚類第一個鰓囊就是位于頜弓和舌弓之間的一個未退化的鰓,具有鰓絲,能夠進行氧氣交換。這一發現表明魚類等脊椎動物噴水孔起源于退化的鰓,從而將人的中耳和魚類呼吸的鰓聯系了起來。

    頜的起源是脊椎動物演化史上最為重要和意義深遠的一次演化事件,而曙魚為有頜類起源帶來曙光。古老魚類化石的不斷演化,帶給人們享受聽覺盛宴的機會,而曙魚在其中扮演著重要的角色。從頜起源到中耳起源,曙魚在其中做出了不可磨滅的貢獻,真的可以被稱為成功“魚”士,再加上“玉樹臨風”的長相,曙魚當之無愧是“魚”樂圈的帥氣明星魚!

    從魚類到充滿智慧的人類,生命的演化歷程就像是一條奔流的長河,一路跌宕起伏,充滿傳奇。還有很多古魚化石等待我們去挖掘,很多人類自身淵源等待我們去追溯,很多關于生命起源的秘密等待我們去發現,希望今后我們不僅和曙魚,還可以和“魚”樂圈其他成員一起去探索生命演化的奧秘。


    [ 編輯: 馮雪妮 ]
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