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    【世界新要聞】探秘古魚:人類的“尋祖之旅”

    發布時間:2022-07-22 15:51:03 來源:科普時報 責任編輯:caobo

    4億年前的一條古魚偶然爬上陸地,改寫了人類的進化史。

    這條干了“驚天動地”之事的魚到底什么樣?它們背后龐大的“古魚王國”和人類有哪些千絲萬縷的聯系?


    【資料圖】

    近日,在北京市科學技術協會主辦的第753期首都科學講堂上,由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)研究員盧靜帶你探秘“古魚王國”。

    遇見夢中的魚

    從4億年前的志留紀到3億多年前的泥盆紀,脊椎動物發生了非常重要的變化:從無頜到有頜,從魚鰭長出四肢,最后還爬上了陸地。

    “這一時期有4個非常重要的演化節點:一是有頜類的出現;二是硬骨魚類的起源,這時期已經開始和人類產生聯系;三是和我們更有關聯的肉鰭魚類的起源和演化;四是真正的四足動物的出現?!北R靜介紹,志留紀到泥盆紀的時代稱為“魚類時代”,因為此時地球上的脊椎動物幾乎只有魚類。

    談起“魚類時代”,就不得不提云南曲靖。2007年至2008年間,經過數輪野外艱苦的考察與化石發掘,中科院古脊椎所的早期脊椎動物課題組在距今大約4.25億年前的曲靖志留紀晚期地層中,發現了一件保存接近完整的硬骨魚標本。

    “2007年,我們在曲靖附近的一個小村莊開展了化石勘探工作,發現了一些疑似早期硬骨魚類的化石碎片。經過修理出來的標本實際上是志留紀早期硬骨魚類的一個完整下頜?!北R靜回憶,2008年,團隊又回到故地進行了更大規模探尋,發掘出一個非常珍貴的化石。后來,這個化石被命名為“夢幻鬼魚”,意思就是只有在夢里才會出現的魚。

    這條魚代表著人類遙遠祖先的一個分支,它不但罕見地被完整保存下來,還有著出人意料的古老歷史。

    一條“游”了4億年的魚

    和夢幻鬼魚來自同一個地方的麒麟魚和全頜魚,身體結構極為相似,所以統稱為全頜盾皮魚類。盾皮魚是一種非常特別的早期脊椎動物,它們出現在4億年前的志留紀,到了3億年前的泥盆紀,就已全部滅絕。

    “牙齒的出現是生物一個非常重要的演化特征?!北R靜介紹,在全頜魚和麒麟魚化石中,研究人員發現它們的嘴部出現了與硬骨魚上頜和下頜骨同源的膜質骨結構。足以說明,這樣的盾皮魚類演化出了具有邊緣膜質骨的上下頜,這個結構就是后來硬骨魚類的頜骨,也是人類上下頜的雛形。

    后來,盾皮魚類中的一支最后演化成為了現生的硬骨魚類。什么是硬骨魚?它和人類又有什么關系?

    “98%的脊椎動物都屬于硬骨魚類?!北R靜解釋,硬骨魚類可以分成兩支,一支叫輻鰭魚類,目前我們已知可見的現生輻鰭魚包括常見的青、草、鰱、鳙四大家魚,以及一些出現在水族館里的魚類;另一支硬骨魚類是肉鰭魚類,這一支不常見,但和人類的關系非常密切。這是因為肉鰭魚類中的一支最后爬上陸地,變成了四足動物。

    隨著越來越多形態解剖學和分子生物學等證據的出現,科學家發現,肉鰭魚類中的肺魚是現存的與四足動物之間親緣關系最近的魚類。

    人類的“祖先魚”初現端倪

    顧名思義,肺魚就是用肺呼吸的魚。它在非常干涸的環境里,會形成像泥繭一樣的東西,把自己封在里面休眠。一到濕潤的雨季,它又會重新蘇醒過來,回到水里生活。

    早在1981年,古脊椎動物學家張彌曼院士讀博士期間,使用當時前沿的連續磨片法,對2厘米多的化石魚腦顱鑒定出一種全新的肉鰭魚類化石。

    “連續磨片法就是把化石腦顱放在連續磨片機上,設置一定的厚度,然后把它一點一點磨掉。每磨一張都可以在顯微鏡下觀察相應的化石結構,畫出素描圖。磨完整個化石后,雖然化石沒有了,但科學家可以獲得有關這個化石腦顱結構的很多寶貴信息?!北R靜介紹,為紀念已故的中國古生物學家楊鐘健,張彌曼院士給這條魚起名叫“楊氏魚”。

    為什么要研究魚的顱腦?盧靜稱,脊椎動物的大腦是整個身體的中樞。研究顱腦的演化對我們了解脊椎動物如何一步步適應環境具有非常重要的意義。

    通過連續磨片法,張彌曼發現楊氏魚是不具有內鼻孔的?!斑@個發現否定了總鰭魚類具有內鼻孔的說法,也意味著以楊氏魚為代表的肺魚這一支,盡管與四足動物關系很近,但并不是我們的直接祖先?!北R靜說。

    為了減少化石的損壞程度,2000年前后,古生物學者開始嘗試使用更先進的CT技術,對化石的內部信息進行深度研究。

    “我們對一件在云南昭通發現的指甲蓋大小、4億年前的腦顱化石進行了CT掃描和重建,獲得了它腦顱的顱內模,也就是腦腔信息。這種魚叫奇異東生魚,是一條非常小的魚,它的腦顱其實是最早四足動物支系化石的代表?!北R靜說,這個發現說明,在4億年前的奇異東生魚腦顱里,已經具備且形成了一些和四足動物相關的重要特征。

    人類的整個“尋祖之旅”其實是一個非常漫長的過程??茖W家們只能用尋找到的化石碎片,一點一點地把從水中到陸地的這一段演化歷程拼湊出來。過去從未過去,它已融入了我們的現在與未來。

    標簽: 脊椎動物 硬骨魚類 四足動物

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