“從魚到人”有了關鍵證據!我國科學家取得重大突破

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？由于早期有頜類存在化石空白，這些問題一直未能得到解答。日前，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏團隊的重大發現，有望揭開這些謎團。

近期，朱敏團隊在我國重慶、貴州等地志留紀早期距今約4.4億年的地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，增添了我國又一個世界級的特異埋藏化石庫，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確切證據。

中國志留紀早期（蘭多維列世，約4.4億年前）五種古魚的三維復原 (黔齒魚，梵凈山魚，土家魚，秀山魚，沈氏棘魚，自上而下)

國際著名學術期刊《自然》雜志于9月28日在線發表了團隊的4篇學術論文，集中報道了這批有關有頜類起源與最早期演化的研究成果。

化石實證的缺失使得有頜類的起源與崛起一直籠罩在迷霧中

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的最關鍵環節之一。然而，由于有頜類直到志留紀晚期（4.25億年前）才出現較完善的化石記錄，而分子鐘推斷的有頜類起源時間不晚于4.5億年前的奧陶紀晚期，因此，有頜類的早期演化存在一段至少綿延三千萬年、橫跨整個志留紀的巨大空白。古脊椎動物學巨擘阿爾弗雷德·羅美爾曾經將其稱為“古生物學史上一個頑固存在的重大空白”。

朱敏說：“由于這個空白的存在，盡管我們知道有頜類在志留紀已經存在，但對它們到底長什么模樣，有多大，處于什么生態位，彼此之間如何演化等問題一無所知，甚至不能確定志留紀地層中發現的零星棘刺、鱗片是否屬于有頜魚類。”

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”。

近10年來，朱敏團隊踏遍我國志留紀地層可能含魚的二百多個地點，終于在華南志留紀早期地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，以及其中大量特異埋藏保存的完整志留紀早期魚類化石，找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。

應用高精度CT、性狀大數據分析、流體動力學模擬等新技術新方法，團隊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構與解剖學信息，為解答 “從魚到人” 探源最初階段的一系列重要科學問題提供了確鑿證據，改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的各個方面。

將若干人類身體結構的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中

經團隊科研人員研究判定：“貴州石阡化石庫”時代為蘭多維列世（志留紀早期）埃隆期最晚期，約4.39億年前。“重慶特異埋藏化石庫”時代，為蘭多維列世特列奇期，約4.36億年前。

“貴州石阡化石庫里面含有數量多、保存好的有頜類微體化石。”朱敏說，“其中，雙列黔齒魚的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將牙齒最早化石證據前推了1400萬年。”

雙列黔齒魚齒旋（正模）數字復原，舌面觀，標本長度剛過2毫米

新塑梵凈山魚棘刺的發現則顯示，早在志留紀早期，原始軟骨魚類已經演化出典型的柵棘魚形態，同時具有硬骨魚類的組織學特征。上述進展也讓奧陶紀、志留紀魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期爭論塵埃落定。

新塑梵凈山魚三維復原

重慶特異埋藏化石庫可以說是目前世界上唯一保存志留紀早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫，堪稱“魚類的黎明”。這是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個在我國發現的、為探索生命之樹演化重要節點提供大量關鍵證據的世界級特異埋藏化石庫。

重慶特異埋藏化石庫化石照片

朱敏說：“它的發現將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬年，將若干人類身體結構的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中。”

重慶特異埋藏化石庫里面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，我們得以一窺志留紀初期脊椎動物特別是有頜類的全貌。

科研人員對這些古魚化石進一步研究后，有了更多的發現。

朱敏團隊成員蓋志琨說：“比如，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鍵化石證據。”

來自重慶秀山4.36億年前的靈動土家魚正型標本照片與素描

團隊成員朱幼安表示，“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，確證了鯊魚是從‘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了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，和脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。”

蠕紋沈氏棘魚正型標本、示意性素描和形態學重建

奇跡秀山魚三維復原

填補了“從魚到人”演化史上缺失的最初始環節

“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”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4.4億年前，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。

朱敏說：“對這兩個新發現化石庫中古魚類化石的研究，將很多與人類相關的解剖學結構追溯到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節，更新了對有頜類起源與崛起的傳統認知，進一步夯實了‘從魚到人’的演化路徑。”

國際古脊椎動物學會前主席、澳大利亞弗林德斯大學教授約翰·朗撰文說：“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”

可以預見，“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”未來還將繼續為解開圍繞有頜類起源的重重謎團做出持續貢獻。