中科院古脊椎所研究團隊代表朱幼安副研究員、蓋志琨研究員、朱敏院士、盧靜研究員(從左至右)合影。 中新社記者 孫自法 攝

中新網北京9月29日電 (記者 孫自法)包括人類在内，地球上現存99.8%的脊椎動物都具有颌骨(上颌與下巴)，統稱為有颌脊椎動物或有颌類。有颌類的出現與崛起是“從魚到人”的脊椎動物演化史上最關鍵的躍升環節之一，人類很多重要器官與身體構型都可追溯到有颌類演化之初。

來自中國志留紀早期的五種新發現魚類藝術複原圖。 張禾名 繪圖

“從魚到人”演化為何存在巨大空白？

這一最關鍵的躍升環節具體在何時、何地、如何發生？因化石實證的缺失而一直籠罩在重重迷霧之中。此前，有颌類直到志留紀(距今約4.44億年-4.19億年)晚期約4.25億年前才出現較完善的化石記錄，而分子鐘推斷有颌類起源時間不晚于4.5億年前的奧陶紀(距今約4.85億年-4.44億年)晚期，其早期演化因此存在一段綿延約3000萬年、橫跨整個志留紀的巨大空白，也被譽為“從人到魚”演化探源的一個“幽靈支系”。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)朱敏院士團隊“十年磨一劍”，對重慶、貴州等地志留紀早期距今約4.4億年地層中首次發現的5種古魚化石，進行詳細分析和深入研究，将有颌類牙齒最早化石證據、完整有颌類化石記錄分别前推1400萬年和1100萬年，從而填補了全球志留紀早期有颌類化石記錄的重要空白，并首次為有颌類的崛起與最早期輻射分化提供出确切證據。

由中國科學家完成的這項“從魚到人”探源研究重大突破成果一組四篇論文，北京時間9月28日夜間在國際著名學術期刊《自然》集中上線發表，并于29日以封面文章形式同期出版。

朱敏院士科普解讀“從魚到人”探源研究最新成果。 中新社記者 孫自法 攝

5種古魚化石研究有哪些重要發現？

朱敏院士在論文發表前夕接受采訪介紹說，近十年來，他帶領團隊踏遍中國志留紀地層可能含魚的200多個地點，終于在華南志留紀早期地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，發現大量特異埋藏保存的完整志留紀早期魚類化石，找到了解開有颌類最初崛起與輻射分化之謎的“鑰匙”。

“貴州石阡化石庫”時代為約4.39億年前的志留紀早期，含有數量多、保存好的有颌類微體化石。其中，“雙列黔齒魚”化石的齒旋代表最古老的有颌類牙齒，将有颌類牙齒最早化石證據前推1400萬年。“新塑梵淨山魚”棘刺的發現顯示，早在志留紀早期，原始軟骨魚類已演化出典型的栅棘魚形态，同時具有硬骨魚類的組織學特征。這些研究進展，也讓奧陶紀、志留紀魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期争論塵埃落定。

約4.36億年前的“重慶特異埋藏化石庫”，是目前世界上唯一保存志留紀早期完整有颌類化石的特異埋藏化石庫，堪稱“魚類的黎明”。它是繼澄江生物群、熱河生物群之後，又一個在中國發現的、為探索生命之樹演化重要節點提供大量關鍵證據的世界級特異埋藏化石庫，将完整有颌類的化石記錄前推1100萬年，并将若幹人類身體結構的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中。

朱敏指出，“重慶特異埋藏化石庫”中發現的古魚化石不僅數量衆多、種類齊全，而且保存十分完整、精美，讓人們得以一窺志留紀初期脊椎動物特别是有颌類的全貌。其中，無颌的盔甲魚類“靈動土家魚”為脊椎動物成對附肢起源提供關鍵化石證據；有颌的“蠕紋沈氏棘魚”是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚，确證鲨魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來；另一種有颌魚類“奇迹秀山魚”則糅合多個盾皮魚大類的特征，為探究有颌類生命之樹根部主要類群的起源，以及脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。

朱敏院士展示“從魚到人”探源研究成果論文的《自然》封面圖片。 中新社記者 孫自法 攝

有颌類最新研究進展有何意義與影響？

朱敏表示，“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”及此次5種魚的發現和研究，在古生物學史上第一次大規模展示了志留紀魚群特别是有颌類的面貌，揭示出早期有颌類崛起的過程——最遲在4.4億年前，有颌類各大類群已經在華南地區湧現并欣欣向榮，“可以說，華南是有颌類在地球上崛起、輻射與分化的‘搖籃’和中心”；到志留紀晚期，更多樣、更大型的有颌類屬種出現并開始擴散到全球，開啟了魚類登陸并最終演化成為人類的進程。

研究團隊應用高精度CT(計算機斷層掃描)、性狀大數據分析、流體動力學模拟等新技術新方法，對重慶、貴州兩處化石庫5種魚化石進行研究，向世界首次展示出最早有颌類的牙齒、頭部、身體以及偶鳍的雛形等過去完全未知的最早有颌類身體結構與解剖學信息，為解答“從魚到人”探源最初階段的一系列重要科學問題提供确鑿證據，也改寫了有颌脊椎動物早期演化曆史的各個方面。

中國科學家在有颌類最早期分化、重要器官和身體構型演化等重要科學問題的探索中取得新進展，刷新了傳統認知。同時，這次将很多與人類相關的解剖學結構追溯到4.4億年前的遠古魚類，填補了“從魚到人”演化史上缺失的最初始環節，既是對有颌類起源與崛起傳統認知的更新，也進一步夯實“從魚到人”的演化路徑。

對中國同行關于有颌類研究的最新進展，國際古脊椎動物學會前主席、澳大利亞弗林德斯大學約翰·朗(John Long)教授撰文稱，“這确實是令人驚歎、改變演化格局的化石發現，改寫了有颌脊椎動物早期演化曆史的幾乎所有方面”。

科研人員展示本次研究的一件古魚化石标本。 中新社記者 孫自法 攝

未來如何進一步開展有颌類相關研究？

作為國際頂級學術期刊，《自然》同期集中發表同一團隊的四篇研究論文也頗為罕見，在朱敏院士看來，這一方面是他們團隊長期堅守的一項收獲，另一方面也說明國際學術界對中國團隊研究工作的認可，同時體現出中國科學家在古生物研究領域具有重要的國際地位。

在本次取得重要突破成果基礎上，中國科研團隊後續對有颌類研究有何規劃與安排？朱敏坦言，對志留紀早期的研究工作，目前報道出來的隻是很小的一部分，重慶、貴州兩個化石庫發現的大量魚化石研究還會持續很長一段時間。

同時，在同時代的地層中，還要對有颌類化石開展更廣泛的搜尋，目前包括分子鐘和零散的化石記錄，都指示有颌類起源其實可能發生在4.5億年前甚至更早，而本次研究的最古老有颌類化石是約4.39億年前，之間仍有很多化石記錄的空白，需要古生物學家到更老的、志留紀最早期甚至奧陶紀的地層裡去搜尋，這也是今後富有挑戰性的野外工作領域。

朱敏指出，實際上還有很多環境背景方面的研究也需要開展，幫助人們更好地認識有颌類早期如何發生輻射演化：為什麼在奧陶紀沒有發生輻射演化？而在志留紀早期發生輻射演化？華南當時是什麼樣的地質環境？在奧陶紀晚期和志留紀早期，華南的環境有什麼不同？對有颌類輻射演化有什麼影響？

他認為，“從魚到人”演化輻射未來仍然有很多科學問題需要持續和深入研究，所以本次發現及研究取得的進展，僅僅是“萬裡長征的第一步”，後續還有非常重要的研究工作，也會進一步帶來新的認識，甚至更多的驚喜。

朱敏表示，科學研究是一個逐步探索的過程，“從魚到人”的探源，其實越往前追溯，未知的東西會越多，也對研究團隊提出很多新的挑戰。可以預見，此次新發現的“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，未來還将繼續為解開圍繞有颌類起源的更多謎團不斷做出貢獻。(完)

（中國新聞網）

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