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(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(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地層可能含魚的200多個地點，終于在華南志留紀早期地層中發(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特征。這些研究進展，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。

　　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，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。

　　研究團隊應(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，國際古脊椎動物學會前主席、澳大利亞弗林德斯大學約翰·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，需要古生物學家到更老的、志留紀最早期甚至奧陶紀的地層里去搜尋，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：為什么在奧陶紀沒有發(fā)生輻射演化？而在志留紀早期發(fā)生輻射演化？華南當時是什么樣的地質(zhì)環(huán)境？在奧陶紀晚期和志留紀早期，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)