志留纪早期特异埋藏揭秘“从鱼到人”演化关键跃升

图1  重庆特异埋藏化石库 

图2  蠕纹沈氏棘鱼三维复原（拟石科技制作） 

图3  蠕纹沈氏棘鱼正型标本、示意性素描和形态学重建 

图4  奇迹秀山鱼三维复原（拟石科技制作）  

图5  奇迹秀山鱼化石及复原

（神秘的地球uux.cn）据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：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与来自重庆市规划和自然资源局、曲靖师范学院、瑞典乌普萨拉大学等单位学者合作，在有颌类起源与早期演化研究方向取得突破。团队在《自然》杂志上报道了重庆生物群，一个全新的、大量保存志留纪早期完整有颌鱼类化石的生物群，堪称“有颌鱼类的黎明”。这是继澄江生物群、热河生物群之后，又一个在我国发现的、为探索生命之树演化重要节点提供大量关键证据的特异埋藏化石库，将完整有颌类的化石记录大大前推了1100万年，将若干人类身体结构的起源追溯到4.36亿年前的化石鱼类中。 

有颌类包括人类和绝大多数脊椎动物。颌与有颌类的起源是生命演化史上最大的跃升之一，然而这一跃升具体如何发生一直困扰着学界，主要原因是有颌类化石直到泥盆纪之初（4.19亿年前）才大量出现，而分子生物学资料证明，有颌类起源时间应早于约4.5亿年前。这样，有颌类的早期演化存在一段至少绵延三千万年、横跨奥陶纪晚期和志留纪绝大部分的巨大记录空白。 

志留纪是地球生命演化的关键阶段，这个时代的两千万年中发生了奥陶纪末大灭绝之后的复苏、维管植物登陆、大气含氧量上升等对生命史具有深远影响的重大事件。但是，志留纪的鱼类化石长期以来却一直非常稀少。全球发现的志留纪鱼类主要是无颌的“甲胄鱼类”，有颌类在这个时代难觅踪影，过去从来没有找到过志留纪早期完整的有颌脊椎动物化石，甚至也没有找到过哪怕是部分关联的骨骼，化石实证的缺失使得学界长期以来只能通过间接证据和微体化石，推测和猜想有颌类的起源与早期演化。上世纪古生物学巨擘阿尔弗雷德·罗美尔将志留纪有颌类化石的缺失称为“古生物学史上一个持续的重大空白”（“A persisting major gap in our paleontological record”, A. S. Romer, 1967, Science） 

由于缺失蕴含丰富形态和解剖学信息的大化石，有颌类的起源和最早期演化笼罩在迷雾之中。尽管我们知道它们在这一时期确实存在，但我们不知道它们长什么模样，有多大，处于什么生态位，彼此之间如何演化，不能确定有些结构长在身体什么部位，甚至不能确定那些零散保存的棘刺、鳞片是否属于有颌鱼类。 

重庆生物群化石来自重庆市秀山县志留系兰多维列统特列奇阶（志留纪早期，约~4.36亿年前）迴星哨组中。4.36亿年前，重庆东部是华南大陆边缘的陆架，淹没在侵入华南大陆中央的扬子古海之下，从注入海湾的大河在滨海形成了大量潟湖等适合鱼类生活的环境，除了鱼类外，这里还生活着许多志留纪的典型无脊椎动物，主要是节肢动物，如翼肢鲎（海蝎）和叶虾等。 

然而，在这个鱼类的伊甸园中，潜藏着致命的危机，这里是板块边缘构造运动活跃的地区，频发的地震等构造运动在水底掀起大量泥沙，迅速掩埋了狭小水域内的生物。封存在粉砂岩内的鱼类化石大部分都还保存着背上腹下的生活姿态，有的鱼躯体扭曲，仿佛还在做最后的挣扎。 

重庆生物群的鱼类化石虽然保存完整，但鱼的个体通常都非常小，多为全长3-4cm。此外，围岩颗粒粗、遇水崩解，骨骼非常轻薄而且本身和岩石之间没有密度差等因素，对这个特异埋藏化石库的研究提出了很大挑战，甚至连基本的照相工作都非常困难。同时，对于这些全新属种，许多奇特结构都缺乏较近属种解剖学比较，任何论断都必须经过严格的考查。因此，团队历时近三年，使用高精度CT扫描、精细三维重建、扫描电镜元素分析、全光位图像、多元统计分析在内的多种手段开展细致研究和反复探索，使得这些化石“吐露”了大量珍贵的解剖学信息， 

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