中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 （記者王振紅）近期，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏院士團(tuán)隊(duì)在重慶、貴州等地志留紀(jì)早期距今約4.4億年的地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”，增添了我國(guó)又一個(gè)世界級(jí)的特異埋藏化石庫(kù)，填補(bǔ)了全球志留紀(jì)早期有頜類化石記錄的空白，首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據(jù)。團(tuán)隊(duì)采用新技術(shù)新方法對(duì)這些魚類化石開展了詳細(xì)研究，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(xué)問題的探索中取得新進(jìn)展，刷新了傳統(tǒng)認(rèn)知。英國(guó)《自然》雜志于9月29日以封面文章形式同期發(fā)表團(tuán)隊(duì)的4篇學(xué)術(shù)論文，集中報(bào)道了這批有關(guān)有頜類起源與最早期演化的研究成果。

英國(guó)《自然》雜志于9月29日以封面文章形式同期發(fā)表。封面為最新發(fā)現(xiàn)的5種志留紀(jì)古魚新屬種的三維藝術(shù)復(fù)原，從上到下分別為蠕紋沈氏棘魚、新塑梵凈山魚、雙列黔齒魚、靈動(dòng)土家魚和奇跡秀山魚。 這些魚化石是在中國(guó)南方兩個(gè)保存良好的化石層中發(fā)現(xiàn)的，時(shí)代分別為 4.36 億年前和 4.39 億年前。（擬石科技制作）

古生物學(xué)史上的重大空白

包括人類在內(nèi)，地球上現(xiàn)存99.8%的脊椎動(dòng)物都具有頜骨（上頜與下巴），統(tǒng)稱為有頜脊椎動(dòng)物或有頜類。有頜類的出現(xiàn)與崛起是“從魚到人” 的脊椎動(dòng)物演化史上最關(guān)鍵的躍升之一，人類的很多重要器官與身體構(gòu)型都可追溯到有頜類演化之初。然而，這一躍升具體發(fā)生在何時(shí)、何地、又是如何發(fā)生？這些問題需要古生物學(xué)證據(jù)來回答。朱敏院士介紹說，有頜類直到志留紀(jì)晚期（4.25億年前）才出現(xiàn)較完善的化石記錄，而分子鐘推斷的有頜類起源時(shí)間不晚于4.5億年前的奧陶紀(jì)晚期，因此，有頜類的早期演化存在一段至少綿延三千萬年、橫跨整個(gè)志留紀(jì)的巨大空白。古脊椎動(dòng)物學(xué)巨擘阿爾弗雷德?羅美爾曾經(jīng)將其稱為“古生物學(xué)史上一個(gè)頑固存在的重大空白”。 

由于這個(gè)空白的存在，盡管我們知道有頜類在志留紀(jì)已經(jīng)存在，但對(duì)它們到底長(zhǎng)什么模樣，有多大，處于什么生態(tài)位，彼此之間如何演化等問題一無所知，甚至不能確定志留紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)的零星棘刺、鱗片是否屬于有頜魚類。化石實(shí)證的缺失使得有頜類的起源與崛起，這個(gè)脊椎動(dòng)物演化史中最關(guān)鍵的躍升之一，過去一直籠罩在重重迷霧之中，有頜類在其出現(xiàn)的前三千萬年一直是一個(gè)“幽靈支系”。

近十年來，朱敏團(tuán)隊(duì)踏遍我國(guó)志留紀(jì)地層可能含魚的二百多個(gè)地點(diǎn)，終于在華南志留紀(jì)早期地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”，發(fā)現(xiàn)大量特異埋藏保存的完整志留紀(jì)早期魚類化石，找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。應(yīng)用高精度CT、性狀大數(shù)據(jù)分析、流體動(dòng)力學(xué)模擬等新技術(shù)新方法，團(tuán)隊(duì)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(xué)信息，為解答 “從魚到人” 探源最初階段的一系列重要科學(xué)問題提供了確鑿證據(jù)，改寫了有頜脊椎動(dòng)物早期演化歷史的各個(gè)方面。

4.4億年前的鯊魚近親——新塑梵凈山魚。（擬石科技制作）

改寫有頜脊椎動(dòng)物早期演化歷史

“貴州石阡化石庫(kù)”時(shí)代為蘭多維列世（志留紀(jì)早期）埃隆期最晚期，約4.39億年前，含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。朱敏院士說，“雙列黔齒魚的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬年。而新塑梵凈山魚棘刺的發(fā)現(xiàn)顯示，早在志留紀(jì)早期，原始軟骨魚類已經(jīng)演化出典型的柵棘魚形態(tài)，同時(shí)具有硬骨魚類的組織學(xué)特征。”上述進(jìn)展也讓奧陶紀(jì)、志留紀(jì)魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長(zhǎng)期爭(zhēng)論塵埃落定。

黔齒魚的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將牙齒的最早化石記錄前推了1400萬年。（擬石科技制作）

“重慶特異埋藏化石庫(kù)”時(shí)代為蘭多維列世特列奇期，約4.36億年前，是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫(kù)，堪稱“魚類的黎明”。朱敏院士表示，“這是繼澄江生物群、熱河生物群之后，又一個(gè)在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹演化重要節(jié)點(diǎn)提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級(jí)特異埋藏化石庫(kù)，將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬年，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。”重慶特異埋藏化石庫(kù)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，我們得以一窺志留紀(jì)初期脊椎動(dòng)物特別是有頜類的全貌。

奇跡秀山魚三維復(fù)原（擬石科技制作）

其中，無頜的盔甲魚類靈動(dòng)土家魚為脊椎動(dòng)物成對(duì)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，確證了鯊魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來。而另一種有頜魚類奇跡秀山魚則糅合了多個(gè)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，和脊椎動(dòng)物頭骨演化提供了珍貴資料。

4.36億年前靈動(dòng)土家魚為脊椎動(dòng)物成對(duì)附肢起源提供關(guān)鍵化石證據(jù)。靈動(dòng)土家魚生態(tài)復(fù)原圖（鄭秋旸繪）

填補(bǔ)“從魚到人”演化史最初始環(huán)節(jié)

“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”的發(fā)現(xiàn)在古生物學(xué)史上第一次大規(guī)模展示了志留紀(jì)魚群特別是有頜類的面貌，揭示了早期有頜類崛起的過程：最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮；到志留紀(jì)晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開始擴(kuò)散到全球，開啟了魚類登陸并最終演化成為人類的進(jìn)程。

對(duì)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”的化石研究，將很多與人類相關(guān)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)追溯到4.4億年前的遠(yuǎn)古魚類，填補(bǔ)了“從魚到人”演化史上缺失的最初始環(huán)節(jié)，更新了對(duì)有頜類起源與崛起的傳統(tǒng)認(rèn)知，進(jìn)一步夯實(shí)了“從魚到人”的演化路徑。

國(guó)際古脊椎動(dòng)物學(xué)會(huì)前主席、澳大利亞弗林德斯（Flinders）大學(xué)John Long教授了解了團(tuán)隊(duì)的上述工作后，撰文稱“這確實(shí)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(dòng)物早期演化歷史的幾乎所有方面” 。可以預(yù)見， “重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”未來還將繼續(xù)為解開圍繞有頜類起源的重重謎團(tuán)做出持續(xù)貢獻(xiàn)。

朱敏院士團(tuán)隊(duì)包括來自曲靖師范學(xué)院、重慶市規(guī)劃和自然資源局等單位科研人員。這批研究得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目A類（地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程）、B類（關(guān)鍵地史時(shí)期生物與環(huán)境演變過程及其機(jī)制）、國(guó)家自然科學(xué)基金委等支持。

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