中新網(wǎng)北京9月29日電 (記者 孫自法)包括人類在內(nèi)，地球上現(xiàn)存99.8%的脊椎動物都具有頜骨(上頜與下巴)，統(tǒng)稱為有頜脊椎動物或有頜類。有頜類的出現(xiàn)與崛起是“從魚到人”的脊椎動物演化史上最關(guān)鍵的躍升環(huán)節(jié)之一，人類很多重要器官與身體構(gòu)型都可追溯到有頜類演化之初。

　　“從魚到人”演化為何存在巨大空白？

　　這一最關(guān)鍵的躍升環(huán)節(jié)具體在何時、何地、如何發(fā)生？因化石實證的缺失而一直籠罩在重重迷霧之中。此前，有頜類直到志留紀(jì)(距今約4.44億年-4.19億年)晚期約4.25億年前才出現(xiàn)較完善的化石記錄，而分子鐘推斷有頜類起源時間不晚于4.5億年前的奧陶紀(jì)(距今約4.85億年-4.44億年)晚期，其早期演化因此存在一段綿延約3000萬年、橫跨整個志留紀(jì)的巨大空白，也被譽為“從人到魚”演化探源的一個“幽靈支系”。

　　中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)朱敏院士團隊“十年磨一劍”，對重慶、貴州等地志留紀(jì)早期距今約4.4億年地層中首次發(fā)現(xiàn)的5種古魚化石，進行詳細分析和深入研究，將有頜類牙齒最早化石證據(jù)、完整有頜類化石記錄分別前推1400萬年和1100萬年，從而填補了全球志留紀(jì)早期有頜類化石記錄的重要空白，并首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供出確切證據(jù)。

　　由中國科學(xué)家完成的這項“從魚到人”探源研究重大突破成果一組四篇論文，北京時間9月28日夜間在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》集中上線發(fā)表，并于29日以封面文章形式同期出版。

　　5種古魚化石研究有哪些重要發(fā)現(xiàn)？

　　朱敏院士在論文發(fā)表前夕接受采訪介紹說，近十年來，他帶領(lǐng)團隊踏遍中國志留紀(jì)地層可能含魚的200多個地點，終于在華南志留紀(jì)早期地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，發(fā)現(xiàn)大量特異埋藏保存的完整志留紀(jì)早期魚類化石，找到了解開有頜類最初崛起與輻射分化之謎的“鑰匙”。

　　“貴州石阡化石庫”時代為約4.39億年前的志留紀(jì)早期，含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。其中，“雙列黔齒魚”化石的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將有頜類牙齒最早化石證據(jù)前推1400萬年。“新塑梵凈山魚”棘刺的發(fā)現(xiàn)顯示，早在志留紀(jì)早期，原始軟骨魚類已演化出典型的柵棘魚形態(tài)，同時具有硬骨魚類的組織學(xué)特征。這些研究進展，也讓奧陶紀(jì)、志留紀(jì)魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期爭論塵埃落定。

　　約4.36億年前的“重慶特異埋藏化石庫”，是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫，堪稱“魚類的黎明”。它是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個在中國發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹演化重要節(jié)點提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級特異埋藏化石庫，將完整有頜類的化石記錄前推1100萬年，并將若干人類身體結(jié)構(gòu)的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中。

　　朱敏指出，“重慶特異埋藏化石庫”中發(fā)現(xiàn)的古魚化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全，而且保存十分完整、精美，讓人們得以一窺志留紀(jì)初期脊椎動物特別是有頜類的全貌。其中，無頜的盔甲魚類“靈動土家魚”為脊椎動物成對附肢起源提供關(guān)鍵化石證據(jù)；有頜的“蠕紋沈氏棘魚”是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚，確證鯊魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來；另一種有頜魚類“奇跡秀山魚”則糅合多個盾皮魚大類的特征，為探究有頜類生命之樹根部主要類群的起源，以及脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。

　　有頜類最新研究進展有何意義與影響？

　　朱敏表示，“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”及此次5種魚的發(fā)現(xiàn)和研究，在古生物學(xué)史上第一次大規(guī)模展示了志留紀(jì)魚群特別是有頜類的面貌，揭示出早期有頜類崛起的過程——最遲在4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)涌現(xiàn)并欣欣向榮，“可以說，華南是有頜類在地球上崛起、輻射與分化的‘搖籃’和中心”；到志留紀(jì)晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)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。

　　研究團隊?wèi)?yīng)用高精度CT(計算機斷層掃描)、性狀大數(shù)據(jù)分析、流體動力學(xué)模擬等新技術(shù)新方法，對重慶、貴州兩處化石庫5種魚化石進行研究，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(jié)構(gòu)與解剖學(xué)信息，為解答“從魚到人”探源最初階段的一系列重要科學(xué)問題提供確鑿證據(jù)，也改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的各個方面。

　　中國科學(xué)家在有頜類最早期分化、重要器官和身體構(gòu)型演化等重要科學(xué)問題的探索中取得新進展，刷新了傳統(tǒng)認知。同時，這次將很多與人類相關(guān)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)追溯到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(huán)節(jié)，既是對有頜類起源與崛起傳統(tǒng)認知的更新，也進一步夯實“從魚到人”的演化路徑。

　　對中國同行關(guān)于有頜類研究的最新進展，國際古脊椎動物學(xué)會前主席、澳大利亞弗林德斯大學(xué)約翰·朗(John Long)教授撰文稱，“這確實是令人驚嘆、改變演化格局的化石發(fā)現(xiàn)，改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的幾乎所有方面”。

　　未來如何進一步開展有頜類相關(guān)研究？

　　作為國際頂級學(xué)術(shù)期刊，《自然》同期集中發(fā)表同一團隊的四篇研究論文也頗為罕見，在朱敏院士看來，這一方面是他們團隊長期堅守的一項收獲，另一方面也說明國際學(xué)術(shù)界對中國團隊研究工作的認可，同時體現(xiàn)出中國科學(xué)家在古生物研究領(lǐng)域具有重要的國際地位。

　　在本次取得重要突破成果基礎(chǔ)上，中國科研團隊后續(xù)對有頜類研究有何規(guī)劃與安排？朱敏坦言，對志留紀(jì)早期的研究工作，目前報道出來的只是很小的一部分，重慶、貴州兩個化石庫發(fā)現(xiàn)的大量魚化石研究還會持續(xù)很長一段時間。

　　同時，在同時代的地層中，還要對有頜類化石開展更廣泛的搜尋，目前包括分子鐘和零散的化石記錄，都指示有頜類起源其實可能發(fā)生在4.5億年前甚至更早，而本次研究的最古老有頜類化石是約4.39億年前，之間仍有很多化石記錄的空白，需要古生物學(xué)家到更老的、志留紀(jì)最早期甚至奧陶紀(jì)的地層里去搜尋，這也是今后富有挑戰(zhàn)性的野外工作領(lǐng)域。

　　朱敏指出，實際上還有很多環(huán)境背景方面的研究也需要開展，幫助人們更好地認識有頜類早期如何發(fā)生輻射演化：為什么在奧陶紀(jì)沒有發(fā)生輻射演化？而在志留紀(jì)早期發(fā)生輻射演化？華南當(dāng)時是什么樣的地質(zhì)環(huán)境？在奧陶紀(jì)晚期和志留紀(jì)早期，華南的環(huán)境有什么不同？對有頜類輻射演化有什么影響？

　　他認為，“從魚到人”演化輻射未來仍然有很多科學(xué)問題需要持續(xù)和深入研究，所以本次發(fā)現(xiàn)及研究取得的進展，僅僅是“萬里長征的第一步”，后續(xù)還有非常重要的研究工作，也會進一步帶來新的認識，甚至更多的驚喜。

　　朱敏表示，科學(xué)研究是一個逐步探索的過程，“從魚到人”的探源，其實越往前追溯，未知的東西會越多，也對研究團隊提出很多新的挑戰(zhàn)。可以預(yù)見，此次新發(fā)現(xiàn)的“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，未來還將繼續(xù)為解開圍繞有頜類起源的更多謎團不斷做出貢獻。(完)