古化石重塑鱼类家谱
来源: 中国科学报 发布时间: 2015-01-14 访问次数:
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科学家可能发现了软骨鱼和硬骨鱼的共同祖先。图片来源:SAM GILES、MATT FRIEDMAN、MARTIN BRAZEAU

  当提到绘制生命之树时,人类与鲨鱼之间最重要的区别不是四肢和鳍甚至肺和腮,所有的区别都可以归结到两者的骨骼。

  鲨鱼的骨骼是由软骨构成的,它们被称为软骨鱼类。然而同硬骨鱼一样,人类以及其他大多数现存的脊椎动物则都属于另一类别——这些生物的骨骼是由硬骨构成的。

  科学家已经知道,这两种类别是在距今约4.2亿年前分道扬镳的,但两者最后的一个共同祖先到底是谁却依然是一个未解之谜。

  如今,从俄罗斯西伯利亚的一条小鱼化石的脑中发现的秘密可能会提供一些线索。

  讨论中的化石材料是在西伯利亚发现的具有一个头骨和鳞片的早泥盆世鱼类,距今约4.15亿年。

  早在1992年,一篇较短的科学论文便提到了这具化石,并基于鳞片和头骨与来自新西伯利亚群岛的硬骨鱼Dialipina的相似性,将其划归为Dialipina属的一种硬骨鱼。

  然而同时期的硬骨鱼非常罕见,因此当英国伦敦帝国理工学院的古生物学家Martin Brazeau在网络上找到了这具西伯利亚化石鱼的更多详细图像后,他和同事Sam Giles以及牛津大学的Matt Friedman认为,对这种鱼的起源进行更加详细的研究是非常值得的。

  为了搞清这种鱼能够在哪里融入早期颌类脊椎动物的进化,研究人员使用了一种微CT扫描技术——类似于病人在医院中为了看清身体内部情况而采用的常规CT成像技术,从而在不破坏化石的前提下观察其1厘米长的头骨中的骨骼结构。

  研究人员发现,尽管这具化石之前基于外部形态——例如颅顶甲的形状和鳞片的色彩——被分类为硬骨鱼,但CT扫描却揭示出一个软骨鱼和硬骨鱼都具有的令人惊讶的镶嵌特征。

  例如,这种鱼的头骨由大型的、类似于今天硬骨鱼的骨板构成,但其头部周围的血管和神经痕迹更接近于软骨鱼的形态。

  研究人员在1月12日的《自然》杂志网络版上报告了这一发现。他们将这种鱼命名为Janusiscus schultzei,这参考了古罗马的两面神雅努斯。

  这一发现表明有颚脊椎动物的两个分支的共同祖先具有硬骨鱼的特征,但随后在软骨鱼的世系中消失了,例如头骨的骨板。

  这一发现支持了一项2013年的研究结果,即被认为是硬骨鱼独有的几个特征——例如大型板状骨骼的存在——实际上也出现在盾皮鱼中,后者是一种与软骨鱼和硬骨鱼的祖先都有关系的已经灭绝的有颚鱼类。

  该发现还支持了一项2014年的研究成果,该成果表明一具3.25亿年前的鲨鱼化石具有惊人数量的硬骨鱼特征,这意味着其祖先也拥有这些特征,同时鲨鱼可能比之前所想的更为特殊。

  新研究的第一作者Giles指出,这些发现作为一个整体,可以纠正软骨鱼比硬骨鱼更为原始的错误观念。

  与一个类别比另一个类别更古老不同,“这两类生物进化出了不同的适应性,它们同时也保留了源自其祖先的不同的原始特征。”Giles解释说,“每一类生物都找到了一种不同的方式,用于解决它们在所生存的海洋中遇到的问题。”

  澳大利亚阿德莱德市弗林德斯大学古生物学家John Long表示:“Janusiscus是一个迷人的发现。”他强调,它同时也是一个如果不使用精细的CT扫描技术便无法获得的成果。Long说:“通过揭示这些关键的过渡型化石中的新信息,这种现代技术的使用正在改变我们进行古生物学研究的方式。”

  软骨鱼纲包括鲨、鳐、魟和银鲛等。就在盾皮鱼于泥盆纪逐渐灭绝前,硬骨鱼和软骨鱼兴起了。虽然软骨鱼成功结合为一类,其种数(约550种)还是比现代硬骨鱼(约2万种)少得多。软骨鱼和硬骨鱼在许多方面不同,最明显的是软骨鱼的骨架是由软骨组成,脊椎虽部分骨化,却缺乏真正的骨骼。其他特点包括5~7对鳃裂;皮上覆有齿样结构的盾状鳞;口中排列数目众多的牙齿。大部分的软骨鱼在海水中生活,但也有一些淡水鲨。

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