“袖珍邊城魚”複原圖。課題組供圖

■本報記者 韓揚眉

遠古生物總能為(wei) 人類認識自己、了解自己提供“蛛絲(si) 馬跡”。例如，人類牙齒的形成或許就與(yu) 數億(yi) 年前的一種魚有關(guan) 。

近日，中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所研究員朱敏團隊在重慶秀山縣發現了一條完整保存的全新誌留紀有頜魚類“袖珍邊城魚”，其為(wei) 頜與(yu) 牙齒的早期演化提供了新實證。相關(guan) 研究成果近日發表於(yu) 《當代生物學》。秀山縣也成為(wei) 目前全球第二個(ge) 發現較多完整誌留紀有頜類的化石點。

跨越千萬(wan) 年的演化“謎團”

包括人類在內(nei) 的99.8%的脊椎動物都具有頜骨，即上頜和下巴，也被統稱為(wei) 有頜類。

“頜的出現是生命演化史最重要的躍升之一，古生物學界非常關(guan) 注有頜魚類的起源和早期演化。”論文通訊作者之一、中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所副研究員朱幼安告訴《中國科學報》。

有頜類的起源可以追溯到4.44億(yi) 年前的奧陶紀。然而，直到2000多萬(wan) 年後的泥盆紀才開始大量出現有頜類化石，其間的誌留紀有頜魚類化石僅(jin) 有零散的鱗片和棘刺，這使得有頜類在這段長達數千萬(wan) 年的演化曆史中成為(wei) 了一段“無字天書(shu) ”。

朱幼安指出，長期以來，人們(men) 不清楚最早期的有頜類到底是什麽(me) 形態，也不清楚像硬骨魚類、軟骨魚類這樣流線型的靈活魚類，是如何從(cong) “身披甲胄”的無頜甲胄魚，以及雖然已經演化出頜，但身體(ti) 前半部分仍然覆蓋著外骨骼“盔甲”的盾皮魚類演化而來的。

自2007年起，朱敏帶領團隊在雲(yun) 南曲靖發現了誌留紀瀟湘脊椎動物群，其中包括大量完整保存的有頜魚類。這使得中國成為(wei) 目前唯一發現較多誌留紀有頜類完整化石的國家，為(wei) 全麵認識有頜類的早期身體(ti) 結構提供了關(guan) 鍵實證資料。團隊已經發現了占據演化關(guan) 鍵位置的“初始全頜魚”“長吻麒麟魚”。

“但是，由於(yu) 全世界僅(jin) 發現這一個(ge) 地方有完整保存的誌留紀有頜魚類，便有一種觀點認為(wei) ，這些魚的形態不過是在局限地域裏非常特化的結果，那樣的話，這些化石的信息就沒有那麽(me) 重要了。”朱幼安說。

為(wei) 了找到更多的誌留紀有頜魚類化石，探究這個(ge) 問題的真相，多年來，研究團隊幾乎踏遍全國範圍的誌留紀地層，與(yu) 各地地質調查部門深入合作，終於(yu) 在秀山縣有了發現。

尋找第二個(ge) “家”

4.23億(yi) 年前的誌留紀晚期，也被稱為(wei) 羅德洛世。彼時，華南古陸漂泊在赤道附近的大洋之中，海水沿著曲折凹凸的海岸線侵入陸架，形成若幹巨大的海灣或內(nei) 海，這些淺海成為(wei) 早期水中生命的“庇護所”。

那時，處在湘渝之交的秀山地區便位於(yu) 華南古陸北緣一個(ge) 比當今渤海還要大的內(nei) 海之中。河流在這裏匯入內(nei) 海，帶來了大量養(yang) 分，並孕育了豐(feng) 富的生命，河口和灘塗的半鹹水中生長大量的原始植物，其間生活著無頜的盔甲魚類、海蠍和最早的有頜魚類。它們(men) 的遺骸被河流不斷帶來的泥沙覆蓋，並在漫長的地質時間內(nei) 變成了化石。

2019年底，團隊成員、重慶地質礦產(chan) 研究院博士後李強在秀山洪安邊城附近沿“川河蓋天路”踏勘誌留紀含魚地層，在羅德洛統小溪組中意外發現了一塊完整對半開的有頜魚類化石。

這正是袖珍邊城魚的正型標本！

這一地層過去還從(cong) 未報道過完整的有頜魚類。團隊成員們(men) 驚喜萬(wan) 分，李強和朱幼安等人迅速對這塊化石展開了詳細研究。

“盡管保存非常完整，但研究這塊化石並不容易，許多微小結構已經接近粉砂岩粒度保存精度的上限，特別是埋在圍岩內(nei) 部的骨片形態，經過多次高精度CT掃描，才通過沿骨片裂開的、隻有幾微米寬的細微縫隙重建出來。”朱幼安說。

邊城魚的外骨骼骨甲模式和之前在曲靖瀟湘動物群中發現的麒麟魚接近，顯示它與(yu) 麒麟魚、全頜魚、誌留魚同屬全頜盾皮魚類。這證明該類群在當時的華南包括印支地塊廣泛分布，因此它們(men) 的一些關(guan) 鍵解剖結構信息在厘清有頜類早期演化，特別是硬骨魚、軟骨魚等起源上顯得非常重要。

重要的袖珍“獵手”

全頜盾皮魚類是中國特有的一類早期有頜魚類，與(yu) 現代有頜脊椎動物，即硬骨魚類和軟骨魚類共同祖先的起源密切相關(guan) 。

研究團隊通過係統發育分析發現，邊城魚保存了下頜和下頜齒，它的下頜與(yu) 全頜魚的邊緣頜骨十分相似，但其內(nei) 側(ce) 有發達的口內(nei) 葉，其上可見5個(ge) 較大的圓錐狀齒。這些齒的生長和排列形式與(yu) 其他盾皮魚類，特別是節甲魚類的齒突相似。

因此，邊城魚的頜骨可能比全頜魚和麒麟魚更原始。這意味著它是現代魚類與(yu) 節甲魚類等傳(chuan) 統定義(yi) 的盾皮魚類頜骨及牙齒的一個(ge) 過渡狀態，為(wei) 現代有頜類，包括我們(men) 人類頜骨和牙齒的起源和演化提供了重要化石實證。

讓研究團隊感到欣喜的是，邊城魚化石保存相當完整，比如在盾皮魚類中很少發現完整的鰭，邊城魚就保存了這部分結構。它的鰭有發達鱗片覆蓋的肉質“柄”狀部分，而鰭條部分則隻有外側(ce) 狹窄的一圈。這與(yu) 常見魚類的透明、折扇狀魚鰭十分不同。

“有意思的是，邊城魚‘體(ti) 形很小’，化石隻有2厘米長，活著時整條魚可能也隻有約4厘米長，但牙齒很大。邊城魚可能是十分凶猛的袖珍‘獵手’，以生活環境內(nei) 的其他小動物，如米氏海蠍、秀山盾魚、牙形動物等為(wei) 食。”朱幼安說。

目前，盡管完整的全頜盾皮魚類隻在中國發現，但新發現提供的比較解剖學證據顯示，上世紀末在越南誌留紀地層中發現的零星盾皮魚類骨片也應屬於(yu) 全頜盾皮魚類，指示印支地塊和華南地塊在誌留紀有非常密切的古地理聯係。

朱幼安表示，袖珍邊城魚隻是邊城動物群報道的第一條有頜魚類。他們(men) 在同一層位還發現了其他有頜類和無頜類的化石，並在重慶誌留紀地層其他地點也發現了重要化石，目前正在挖掘研究當中。

相關(guan) 論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.05.053