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中科院团队硬骨鱼类起源研究获突破,‘从鱼到人’再探进展

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近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队卢静、朱幼安研究员等在《自然》杂志以封面文章形式同期发表了两篇论文,报道了团队在硬骨鱼类起源研究领域取得的最新成果,我国“从鱼到人”探源再获重大突破。

这是继2022年9月以4亿多年前主要为软骨鱼类的“5条古鱼”研究在《自然》封面发表后,我国科研团队的又一重要发现。

硬骨鱼类起源长期迷雾重重

据研究团队介绍,包括人类在内,地球上现存99.8%的脊椎动物都具有颌骨(上颌与下巴),统称为有颌脊椎动物或有颌类。有颌类的出现与崛起是“从鱼到人”的脊椎动物演化史上最关键的跃升环节之一,人类很多重要器官与身体构型都可追溯到有颌类演化之初。

中科院团队硬骨鱼类起源研究获突破,‘从鱼到人’再探进展(图1)

鱼类演化在4亿多年前分异出软骨鱼类(以现生鲨鱼为代表)和硬骨鱼类,其中,硬骨鱼类是脊椎动物演化的主干,其现存两大支系辐鳍鱼类和肉鳍鱼类,占据水中与陆地的广阔生态位:历经亿万年发展,辐鳍鱼类演化出3万多个物种,包括日常所见的绝大多数鱼类;肉鳍鱼类中的一支则在泥盆纪登陆,演化出包括人类在内的所有四足动物。

然而,硬骨鱼类的起源长期以来迷雾重重,核心难题在于,过去学界所知道的硬骨鱼化石大多是泥盆纪已经特化的辐鳍鱼与肉鳍鱼类,而这两大类群分异前的原始硬骨鱼类(硬骨鱼类干群)化石信息缺失,导致学界始终无法确知辐鳍鱼类和肉鳍鱼类的最近共同祖先形态。

科研人员经过十余年野外发掘与室内研究,发现了距今4.36亿年前的硬骨鱼类化石,并揭示两种原始硬骨鱼类的形态及颌、牙齿、脑颅等重要特征。

在此次研究中,团队在重庆秀山发现了重庆始骨鱼,全长仅3厘米,但头尾保存完整,其生存年代早于此前已知的硬骨鱼类化石。此外,团队运用高分辨率CT成像技术,详细解析了云南曲靖出土的钝齿宏颌鱼化石,还原了这一志留纪时期(距今约4.4亿年至4.1亿年前)最大脊椎动物的完整头部结构和牙齿形态。

中科院团队硬骨鱼类起源研究获突破,‘从鱼到人’再探进展(图2)

始骨鱼的发现证明,硬骨鱼类的核心特征组合形成的时间,远比此前认知更早。

第二个重大发现是在云南曲靖志留纪晚期约4.23亿年前地层中,科学家找到了一块志留纪最大的脊椎动物——钝齿宏颌鱼的化石。经过近10年时间,团队还原了其完整的头部三维结构和内部解剖特征。

科学家表示,“从鱼到人” 有四、五亿年的演化历程,中间经过了无数关键节点。我们的五官是从哪来的?我们的上下颌是从哪来的?都会在这些古鱼身上找到答案,这也是学家们要一步步探源的原因。

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