【世界新要聞】探秘古魚：人類的“尋祖之旅”

4億年前的一條古魚偶然爬上陸地，改寫了人類的進(jìn)化史。

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

【資料圖】

近日，在北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦的第753期首都科學(xué)講堂上，由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)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(guó)”。

遇見夢(mèng)中的魚

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

“這一時(shí)期有4個(gè)非常重要的演化節(jié)點(diǎn)：一是有頜類的出現(xiàn)；二是硬骨魚類的起源，這時(shí)期已經(jīng)開始和人類產(chǎn)生聯(lián)系；三是和我們更有關(guān)聯(lián)的肉鰭魚類的起源和演化；四是真正的四足動(dòng)物的出現(xiàn)。”盧靜介紹，志留紀(jì)到泥盆紀(jì)的時(shí)代稱為“魚類時(shí)代”，因?yàn)榇藭r(shí)地球上的脊椎動(dòng)物幾乎只有魚類。

談起“魚類時(shí)代”，就不得不提云南曲靖。2007年至2008年間，經(jīng)過數(shù)輪野外艱苦的考察與化石發(fā)掘，中科院古脊椎所的早期脊椎動(dòng)物課題組在距今大約4.25億年前的曲靖志留紀(jì)晚期地層中，發(fā)現(xiàn)了一件保存接近完整的硬骨魚標(biāo)本。

“2007年，我們?cè)谇父浇囊粋€(gè)小村莊開展了化石勘探工作，發(fā)現(xiàn)了一些疑似早期硬骨魚類的化石碎片。經(jīng)過修理出來的標(biāo)本實(shí)際上是志留紀(jì)早期硬骨魚類的一個(gè)完整下頜。”盧靜回憶，2008年，團(tuán)隊(duì)又回到故地進(jìn)行了更大規(guī)模探尋，發(fā)掘出一個(gè)非常珍貴的化石。后來，這個(gè)化石被命名為“夢(mèng)幻鬼魚”，意思就是只有在夢(mèng)里才會(huì)出現(xiàn)的魚。

這條魚代表著人類遙遠(yuǎn)祖先的一個(gè)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(mèng)幻鬼魚來自同一個(gè)地方的麒麟魚和全頜魚，身體結(jié)構(gòu)極為相似，所以統(tǒng)稱為全頜盾皮魚類。盾皮魚是一種非常特別的早期脊椎動(dòng)物，它們出現(xiàn)在4億年前的志留紀(jì)，到了3億年前的泥盆紀(jì)，就已全部滅絕。

“牙齒的出現(xiàn)是生物一個(gè)非常重要的演化特征。”盧靜介紹，在全頜魚和麒麟魚化石中，研究人員發(fā)現(xiàn)它們的嘴部出現(xiàn)了與硬骨魚上頜和下頜骨同源的膜質(zhì)骨結(jié)構(gòu)。足以說明，這樣的盾皮魚類演化出了具有邊緣膜質(zhì)骨的上下頜，這個(gè)結(jié)構(gòu)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(xiàn)生的硬骨魚類。什么是硬骨魚？它和人類又有什么關(guān)系？

“98%的脊椎動(dòng)物都屬于硬骨魚類。”盧靜解釋，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(xiàn)生輻鰭魚包括常見的青、草、鰱、鳙四大家魚，以及一些出現(xiàn)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(guān)系非常密切。這是因?yàn)槿怫掫~類中的一支最后爬上陸地，變成了四足動(dòng)物。

隨著越來越多形態(tài)解剖學(xué)和分子生物學(xué)等證據(jù)的出現(xiàn)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，肉鰭魚類中的肺魚是現(xiàn)存的與四足動(dòng)物之間親緣關(guān)系最近的魚類。

人類的“祖先魚”初現(xiàn)端倪

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

早在1981年，古脊椎動(dòng)物學(xué)家張彌曼院士讀博士期間，使用當(dāng)時(shí)前沿的連續(xù)磨片法，對(duì)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(xù)磨片法就是把化石腦顱放在連續(xù)磨片機(jī)上，設(shè)置一定的厚度，然后把它一點(diǎn)一點(diǎn)磨掉。每磨一張都可以在顯微鏡下觀察相應(yīng)的化石結(jié)構(gòu)，畫出素描圖。磨完整個(gè)化石后，雖然化石沒有了，但科學(xué)家可以獲得有關(guān)這個(gè)化石腦顱結(jié)構(gòu)的很多寶貴信息。”盧靜介紹，為紀(jì)念已故的中國(guó)古生物學(xué)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(dòng)物的大腦是整個(gè)身體的中樞。研究顱腦的演化對(duì)我們了解脊椎動(dòng)物如何一步步適應(yīng)環(huán)境具有非常重要的意義。

通過連續(xù)磨片法，張彌曼發(fā)現(xiàn)楊氏魚是不具有內(nèi)鼻孔的。“這個(gè)發(fā)現(xiàn)否定了總鰭魚類具有內(nèi)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(dòng)物關(guān)系很近，但并不是我們的直接祖先。”盧靜說。

為了減少化石的損壞程度，2000年前后，古生物學(xué)者開始嘗試使用更先進(jìn)的CT技術(shù)，對(duì)化石的內(nèi)部信息進(jìn)行深度研究。

“我們對(duì)一件在云南昭通發(fā)現(xiàn)的指甲蓋大小、4億年前的腦顱化石進(jìn)行了CT掃描和重建，獲得了它腦顱的顱內(nèi)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(shí)是最早四足動(dòng)物支系化石的代表。”盧靜說，這個(gè)發(fā)現(xiàn)說明，在4億年前的奇異東生魚腦顱里，已經(jīng)具備且形成了一些和四足動(dòng)物相關(guān)的重要特征。

人類的整個(gè)“尋祖之旅”其實(shí)是一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過程。科學(xué)家們只能用尋找到的化石碎片，一點(diǎn)一點(diǎn)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(xiàn)在與未來。

標(biāo)簽： 脊椎動(dòng)物 硬骨魚類 四足動(dòng)物