科技日報

9月29日,由重慶市規劃和自然資源局、中科院古脊椎動物與古人類研究所等單位合作完成的論文《中國志留紀早期最古老完整有頜脊椎動物》,作為封面論文在《自然》發表,在有頜類起源與早期演化研究方向再次取得重大突破。
改寫有頜脊椎動物早期演化歷史 “從魚到人”關鍵證據被發現
有頜脊椎動物的最早演化歷史在時間上存在悖論。
包括人類在內,地球上現存99.8%的脊椎動物都具有頜骨(上頜與下巴),統稱為有頜脊椎動物或有頜類。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。然而,這一躍升具體發生在何時、何地、又是如何發生?這些問題需要古生物學證據來回答。
化石實證的缺失使得有頜類的起源與崛起,這個脊椎動物演化史中最關鍵的躍升之一,過去一直籠罩在重重迷霧之中,有頜類在其出現的前三千萬年一直是一個“幽靈支系”。
研究團隊在秀山新發現并命名了志留紀早期魚化石組合“重慶特異埋藏化石庫”,其中發現的古魚化石不僅數量眾多、種類齊全,而且保存十分完整、精美,包含了迄今為止最早的完整的有頜脊椎動物化石記錄,為解決這一時期有頜脊椎動物的隱秘輻射提供關鍵見解。
“重慶特異埋藏化石庫”的發現在古生物學史上第一次大規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4.36億年前,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。
國際古脊椎動物學會前主席、澳大利亞弗林德斯(Flinders)大學John Long教授了解了團隊的上述工作后,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”。
四足動物四肢的雛形出現 最新發現3種志留紀古魚新屬種
“重慶特異埋藏化石庫”中包括最新發現的3種志留紀古魚新屬種:盾皮魚類的奇跡秀山魚,軟骨魚類的蠕紋沈氏棘魚和盔甲魚類的靈動土家魚。
“靈動土家魚”生活于4.36億年前,是一種沒有頜部的盔甲魚,其頭甲保存了奇特的側線系統,同時驚奇的是,其身體完整的保存了下來,這在盔甲魚中屬于首例,從保存的身體部分可以觀測到其體側成對的連續鰭褶,研究表明這些連續鰭褶是有頜魚類偶鰭或者包括人類在內的四足動物四肢的雛形。
“蠕紋沈氏棘魚”生活于4.36億年前,是一種軟骨魚類,是我國首次發現的軟骨魚類大化石,也是世界上目前發現最早的關聯保存的軟骨魚類大化石,其具有一個非常特殊的包圍肩帶的大塊膜質骨甲,這一特征此前被認為是盾皮魚類獨有的特征,在其他軟骨魚類中從未發現過,確證了軟骨魚類是從“披盔戴甲”的祖先——盾皮魚類演化而來。
“奇跡秀山魚”生活于4.36億年前,不同于以往任何一種盾皮魚類,糅合了多個盾皮魚大類的特征,其顱頂甲型式為從盾皮魚式向硬骨魚式演化過程中的一個中間狀態,為探究有頜類生命之樹根部主要類群的起源提供了珍貴資料。
“該生物群是繼澄江生物群、熱河生物群之后,又一個在我國發現的、處于生命之樹演化重要節點的特異埋藏化石庫?!敝貞c地質礦產研究院陳陽介紹,該發現填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄的空白,首次為有頜類的最早期崛起與輻射分化提供了確切證據,在有頜類最早期分化、重要器官和身體構型演化等重要科學問題的探索中取得了新進展,刷新了世界生命演化史的傳統認知。
重慶秀山成為有頜魚類的故鄉
重慶生物群產自重慶市秀山縣志留系回星哨組(志留紀早期,約4.36億年前)中。4.36億年前,重慶東部是華南大陸邊緣的陸架,淹沒在侵入華南大陸中央的揚子古海之下,從注入海灣的大河在濱海形成了大量潟湖等適合魚類生活的環境,除了魚類外,這里還生活著許多志留紀的典型無脊椎動物,主要是節肢動物。
“川河蓋從山腳蜿蜒盤旋至山頂的那條天路,更像是一條螺旋式上升的生命演化之路?!闭撐淖髡咧?、重慶市地質調查院魏光飚研究員表示,“重慶特異埋藏化石庫”的發現,表明川河蓋是一座名副其實的寶山,其中蘊藏了無數生命演化的奧秘。重慶生物群的發現與研究,為秀山新增了“志留紀海洋公園”“有頜魚類的故鄉”等世界級的科學、文化名片。
論文并列第一作者單位重慶地質礦產研究院科研人員全程參與了研究工作。
重慶市規劃和自然資源局有關負責人介紹說,“重慶特異埋藏化石庫”由世界頂尖研究機構和化石發現地規劃自然資源管理部門緊密合作發現,樹立了我國重要古生物化石發現、保護、研究和宣傳的良好典范,為我國遼闊國土上蘊藏的古生物,特別是脊椎動物化石寶庫的科研與守護探索了一條可行之路。




