生命科学 医药健康 基础科学 工程技术 信息科学 资源环境 前沿交叉 政策管理
 
作者:洪蔚 来源:科学时报 发布时间:2009-3-27 1:11:19
追寻梦幻鬼鱼
 
3月26日出版的英国《自然》杂志以“Article”形式发表了一篇题为《最古老的完整保存的硬骨鱼揭示原始有颌类的特征组合》的文章。这是由中科院古脊椎所研究员朱敏带领的早期脊椎动物课题组取得的最新成果,该成果为探索有颌类的早期分化以及硬骨鱼类的起源提供了迄今为止最好、最完整的化石资料。
 
颌的出现是脊椎动物进化史上一个影响极为深远的事件,在现生脊椎动物中,有颌类占了99.7%以上,其中包括人类。从脊椎动物的进化上看,颌大大提高了脊椎动物的取食能力,为脊椎动物开辟了新的适应范围和进化方向,从而无限扩充了这些动物的潜在能力,确立了它们的进化优势。目前,仅有极少数无颌脊椎动物延续下来,比如七鳃鳗、盲鳗等,它们的口部呈圆盘状,只能滤食食物,或以寄生方式存活。
 
一个直达人类的进化序列
 
早期的有颌脊椎动物分为四大类群,其中盾皮鱼纲、棘鱼纲已经灭绝,以鲨鱼为代表的软骨鱼纲的物种,只占了有颌类现生物种数量的2%。其余的都隶属于硬骨鱼纲。
 
在4亿多年前,硬骨鱼纲向两个方向辐射进化,一支是辐鳍鱼亚纲,多为鱼类,我国重要的淡水养殖鱼青、草、鲢、鳙、鲤、鲫等皆属于此亚纲中的真骨鱼类。另一支是肉鳍鱼亚纲,它构成了陆地脊椎动物进化的主线——从鱼类到两栖类,到爬行类,再到哺乳类,直至人类。传统分类学上,这些陆地脊椎动物被分为两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。20世纪60年代以来,新的分类思想要求一个自然分类单元应包括某一祖先及其衍生的所有后裔,传统定义上的四足动物包括人类在内,也被包括在硬骨鱼纲之中。因此,在脊椎动物进化史上,有颌类的早期分化以及硬骨鱼纲的起源与早期分化占有非常重要的位置。
 
然而,长期以来,由于鱼类进化的年代久远,化石资料零散、破碎,过渡类型的缺失,学术界在颌的进化过程、早期有颌鱼类的形态、早期有颌类的进化序列、亲缘关系等诸多问题上,有如“盲人摸象”。
 
中国的研究举足轻重
 
在全球,早期硬骨鱼类有两个主要产地:一是波罗的海地区,另一个就是我国云南曲靖地区。40多年前,瑞典、法国、德国等国古鱼类学家早就对欧洲志留纪硬骨鱼类化石进行了研究,他们的材料多为鱼类鳞片和一些骨骼碎片,对于认识早期硬骨鱼类“真面貌”帮助不大,再加上对波罗的海地区研究时间长,相对较为深入,所余下的资源和研究潜力也相对很小。
 
从上世纪末以来,早期硬骨鱼类的研究中心逐渐向我国转移,从目前建立起的硬骨鱼类分化图表上可以看出,在我国发现的化石占了绝大多数。目前,我国在这一研究领域中产出的成果已经占到全球总量的70%~80%。
 
近10年来,在我国发现的斑鳞鱼、无孔鱼、弥曼鱼、蝶柱鱼等化石,使有颌类的早期分化、硬骨鱼类的起源与早期分化研究出现转机,再次成为国际进化生物学界关注的热点。这些发现一经发表,就引发学术界对已有假说的重新审视和热烈讨论。
 
然而,由于早期化石保存得不完整,特征的解释存在很多不确定因素。1999年,朱敏等人曾在《自然》上发表的斑鳞鱼就是一例。由于化石材料破碎,尽管研究人员依靠充足的证据将其合理地拼合修复起来,却不足以让所有人信服。再加上恢复后的斑鳞鱼不同于过去人们见过的任何鱼类,呈现出一种兼有不同时代、不同鱼类特征的“奇诡”组合,因此,学术界对这样的结果也一直有所保留。
 
“要彻底澄清这些疑虑,最好的解决方案,就是在4亿多年前的地层中寻找出一条完整的古鱼。”朱敏对《科学时报》说。
 
寻找一条完整的古鱼
 
2000年以后,随着对硬骨鱼类起源探索的升温,瑞典等国科学家加大了在欧洲志留系中寻找硬骨鱼类化石的力度。2007年,英国《自然》杂志曾报道了他们的最新发现——两件不完整的鱼类上、下颌标本。早在1989年,中科院古脊椎所王念忠等就报道了在云南曲靖志留系微体化石样品中发现的两类硬骨鱼类鳞片化石。自此以后,古脊椎所在上千米厚的云南曲靖志留纪地层中寻找更好、更完整鱼类化石的努力就从未间断过,但收效甚微。
 
锲而不舍的努力终于得到了回报。2007年春,课题组成员赵文金博士带队测制曲靖志留系剖面过程中,发现了几处具有鱼类大化石的地点。随即,朱敏带队对这些地点及周边作了更细致的考察,在重点层位组织了定点发掘,发现了大量的盾皮鱼类化石,同时发现了一件完整的硬骨鱼类下颌标本。2008年春,朱敏再次带队对发现下颌标本的层位进行了新一轮的发掘,以期能获得一些志留纪硬骨鱼的脑颅标本。工夫不负有心人,课题组除了发现大量分散保存的硬骨鱼脑颅和上、下颌标本外,出人意料地发现了一件近乎完整的硬骨鱼标本。
 
这是迄今为止全球最古老的保存完整的硬骨鱼乃至有颌脊椎动物化石,也是志留纪唯一完整保存的有颌类,将最古老的近乎完整的硬骨鱼化石记录向前推进了约800万年。
 
一幅更加详细的
 
起源与进化图
 
经过深入细致的研究,朱敏等人将这条鱼命名为梦幻鬼鱼(Guiyu oneiros)。属名来源于汉字“鬼”和“鱼”,种名则取梦中的、幻想的之意,将其比喻为一条来自梦里、拥有原始有颌脊椎动物梦幻特征组合的古鱼。
 
梦幻鬼鱼汇集了有颌类的众多原始特征。这些特征过去分别出现在有颌类的不同类群中,并被认为是某个类群的衍生特征。
 
梦幻鬼鱼所呈现的特征组合证明,某些类群的衍生特征其实只是有颌类的原始特征。这些认识的改变,最终将对有颌类谱系关系的解释产生深远影响。鬼鱼的内颅与肉鳍鱼类尤其是斑鳞鱼很相似,膜质骨上的脊状纹饰则更接近于辐鳍鱼类,背鳍及肩带又具有与盾皮鱼类、棘鱼类以及软骨鱼类相似的棘刺。
 
梦幻鬼鱼完整标本的发现,证实了朱敏等人此前对斑鳞鱼的复原是正确的,明确了原始肉鳍鱼类的头后骨骼仍然保留着与原始有颌类相似的肩带和背鳍棘刺。系统发育分析表明,梦幻鬼鱼位于肉鳍鱼类的基干位置。它的出现指示了辐鳍鱼类与肉鳍鱼类最早的分化时间不晚于4.19亿年前。
 
梦幻鬼鱼的发现为我们勾勒出一幅更加详细的硬骨鱼类起源与早期进化图谱。在3月26日出版的《自然》杂志上,美国芝加哥大学迈克·科兹(Michael Coates)教授为这一成果撰写了评述文章。文章称,朱敏等为解开围绕有颌类分化和硬骨鱼类起源的重重谜团“提供了一条活灵活现的古鱼”,“至关紧要的是,这条鱼代表着人类遥远祖先的一个分支,它不但罕见地被完整保存下来,而且出人意料地古老。它为脊椎动物进化的一个重大分歧事件——辐鳍鱼类与肉鳍鱼类的分化——提供了一个新的确凿无疑的最近时间校正点,并将在志留纪地层中掀起新一轮的野外考察热潮”。在这篇评述文章中,先后6处出现“出人意料”、“罕见”这样的字眼。
 
《科学时报》 (2009-3-27 A2 国内)
发E-mail给: 
    
| 打印 | 评论 | 论坛 | 博客 |

小字号

中字号

大字号