“從魚到人”是歷時5億多年的演化新研究揭秘關鍵環(huán)節(jié) _魚類

靈動土家魚三維復原圖

新塑梵凈山魚三維復原圖

奇跡秀山魚三維復原圖
據(jù)科技日報（采訪人員陸成寬）：這些新發(fā)現(xiàn)揭示了早期有頜類崛起的過程——最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)欣欣向榮；到了志留紀晚期，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。
朱敏中國科學院古脊椎動物與古人類研究所
一直以來，生命的起源和演化都是科學研究的重大課題之一。脊椎動物的起源和演化更是關系到人類從何而來，因此廣受關注。
近日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在《自然》上以封面文章的形式同期發(fā)表四篇論文，集中報道了他們對有頜類的起源與最早期輻射分化的最新研究進展。
論文刊出不久，“我國科學家證實人類是從魚進化來的”這一話題就登上了微博熱搜榜首，“從魚到人”的演化史引發(fā)輿論熱議。不少網(wǎng)友驚呼：人類的祖先不是猴子嗎？怎么變成魚了？難道教科書又要改了？
人類的祖先到底是猿還是魚？我們該如何理解“人類是從魚進化來的”？這四篇論文究竟研究了哪些內(nèi)容？為此，科技日報采訪人員采訪了有關專家。
“從魚到人”是歷時5億多年的演化
“我們一般認為，人類有一個共同的祖先。這種認識是有偏頗的，在人類演化歷程中的不同階段，其實我們有很多個祖先。”中國科學院古脊椎所副研究員朱幼安說，“具體來說，猿和魚都是我們的祖先。相對于猿來說，魚類是我們更早的祖先，也是包括猿在內(nèi)所有脊椎動物的共同祖先。”
對此，朱敏解釋道，“從魚到人”的演化并不是從魚直接變成人，而是一個長達5億多年的演化史。演化史中間經(jīng)歷了多次重大的演化事件，其中，頜的起源與有頜類的崛起稱得上最關鍵的躍升之一。
然而，這一躍升究竟是如何發(fā)生的，一直困擾著古生物學界。有頜類化石直到4.19億年前的泥盆紀之初才大量出現(xiàn)，然而分子生物學資料卻證明，有頜類的起源時間應早于約4.5億年前。
“這就意味著，有頜類的早期演化存在至少3000萬年的化石記錄空白，這一階段橫跨奧陶紀晚期和志留紀絕大部分。”朱幼安坦言。
事實上，志留紀是地球生命演化的關鍵階段。在志留紀的兩千萬年中發(fā)生了奧陶紀末大滅絕之后的復蘇、維管植物登陸、大氣含氧量上升等對生命史具有深遠影響的重大事件。
但是，志留紀的魚類化石長期以來一直非常稀少。全球發(fā)現(xiàn)的志留紀魚類主要是無頜的“甲胄魚類”，有頜類在這個時代難覓蹤影。之前從來沒有找到過志留紀早期完整的有頜脊椎動物化石，甚至沒有找到過哪怕是部分關聯(lián)的骨骼。化石實證的缺失使得學界長期以來只能通過間接證據(jù)和微體化石來推測、猜想有頜類的起源與早期演化過程。由于缺失蘊含豐富形態(tài)和解剖學信息的大化石，有頜類的起源和最早期演化一直籠罩在迷霧之中。
為尋找相關的化石證據(jù)，朱敏團隊花了近十年的時間在全國進行走訪。功夫不負有心人，他們在華南志留紀早期地層中，發(fā)現(xiàn)了重慶特異埋藏化石庫和貴州石阡化石庫。
古魚化石解答一系列重要科學問題
“在這兩個化石庫里，我們發(fā)現(xiàn)了五條魚的化石。它們填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄的空白，首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供了確切證據(jù)，讓解答‘從魚到人’最初階段的一系列重要科學問題成為可能。”朱敏強調(diào) 。
朱敏介紹，這五條古魚分別是發(fā)現(xiàn)于貴州石阡化石庫的雙列黔齒魚和新塑梵凈山魚，發(fā)現(xiàn)于重慶特異埋藏化石庫的靈動土家魚、蠕紋沈氏棘魚和奇跡秀山魚。
研究團隊采用新技術、新方法對這些魚類化石進行了詳細研究，發(fā)現(xiàn)了最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形。這些是過去完全未知的最早有頜類的身體結構與解剖學信息。這次的發(fā)現(xiàn)在有頜類最早期的分化、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，刷新了諸多傳統(tǒng)認知。
通過對4.39億年前的雙列黔齒魚開展細致的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了最早有頜類牙齒的生長結構和發(fā)育特征。“志留紀早期黔齒魚的發(fā)現(xiàn)是非常罕見的，雙列黔齒魚的齒旋代表了最早的有頜類牙齒，將牙齒的最早化石記錄前推了1400萬年。”朱敏說。
同時，系統(tǒng)發(fā)育分析表明，黔齒魚隸屬軟骨魚類全群，支持了在約4.85至4.5億年前的奧陶紀生物大輻射時期已出現(xiàn)有頷類脊椎動物的認知。
而鯊魚在4.4億年前的近親——新塑梵凈山魚則代表了最早的具有關聯(lián)結構的有頜類。新塑梵凈山魚揭開了古老鯊魚近親的神秘面紗，將軟骨魚類的最早出現(xiàn)時間前推至志留紀早期。研究結果還表明，硬骨魚類干群在志留紀早期也應該已經(jīng)出現(xiàn) 。
更重要的是，梵凈山魚的發(fā)現(xiàn)表明，早在志留紀早期，軟骨魚類干群就已經(jīng)演化出典型的柵棘魚形態(tài)，同時具有硬骨魚類的組織學特征，為有頜類在志留紀早期就開始了輻射演化提供了強有力的支持，也使得有關奧陶紀、志留紀魚類鱗片和棘刺化石分類位置的爭論有了明確的答案。
新發(fā)現(xiàn)首次大規(guī)模展示有頜類面貌
在重慶特異埋藏化石庫里，研究人員找到了世界上第一個具有完整身體保存的盔甲魚類化石，并給它取了一個非常生動的名字——靈動土家魚。
靈動土家魚的發(fā)現(xiàn)首次完整地揭示出盔甲魚類身體的全貌。“尤其令人驚訝的是，我們在靈動土家魚的腹部發(fā)現(xiàn)一對縱貫全身的腹側鰭褶，從頭后部一直延伸到尾尖。”中國科學院古脊椎所研究員蓋志琨說，“這是一個巨大的驚喜，因為之前人們一直認為盔甲魚類沒有成對的偶鰭。”
蓋志琨表示，這一發(fā)現(xiàn)不僅為100多年前的“鰭褶理論”提供了最為關鍵的化石證據(jù)，而且與現(xiàn)代分子發(fā)育生物學的數(shù)據(jù)高度吻合。古生物化石證據(jù)與發(fā)育生物學的交叉印證，使得脊椎動物成對附肢的起源研究與頜起源研究一樣成為演化—發(fā)育生物學的又一個經(jīng)典案例。
重慶特異埋藏化石庫發(fā)現(xiàn)的蠕紋沈氏棘魚是一種軟骨魚類。“我們發(fā)現(xiàn)的保存完好的蠕紋沈氏棘魚，實現(xiàn)了中國志留紀—泥盆紀軟骨魚類大化石發(fā)現(xiàn)零的突破。不僅如此，蠕紋沈氏棘魚也是世界上目前發(fā)現(xiàn)最早的保存完好的軟骨魚類大化石。來自中國的蠕紋沈氏棘魚化石已經(jīng)成為了揭示軟骨魚類起源的決定性證據(jù) 。”朱幼安介紹。
研究顯示，蠕紋沈氏棘魚既具有典型軟骨魚類的身體構型，同時還擁有類似盾皮魚類的、過去從未在任何軟骨魚類中發(fā)現(xiàn)的包圍肩帶的大塊膜質(zhì)骨甲。這證明，軟骨魚類是由“戴盔披甲”的祖先演化而來的。
奇跡秀山魚屬于盾皮魚類。朱幼安說，奇跡秀山魚在時代上比較靠近有頜類的起源時間點，并不能被歸到任何過去已知的盾皮魚類類群中，而是糅合了多個盾皮魚大類的特征。因此，它與后來其它盾皮魚類共享的特征，很可能是有頜類的原始特征。
在朱敏看來，這些新發(fā)現(xiàn)在古生物學史上第一次大規(guī)模展示了志留紀魚群特別是有頜類的面貌，并揭示了早期有頜類崛起的過程——最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮；到了志留紀晚期，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。（_原題為：新研究揭秘“從魚到人”的關鍵環(huán)節(jié)）

“從魚到人”是歷時5億多年的演化 新研究揭秘關鍵環(huán)節(jié)

“從魚到人”是歷時5億多年的演化新研究揭秘關鍵環(huán)節(jié)