新華社北京6月21日電(新華社孫子發)包括人類在内,地球上99.8%的脊椎動物都有下颌(上颚和下巴),統稱為下颌,其起源和進化過程一直是古生物學界關注的焦點。
此前,縱觀整個日留時期數千萬年的化石記錄存在嚴重缺失,長期以來僅通過零星儲存的鱗片和荊棘來推測,日留時期的進化中存在颚骨,對奇留時期古魚化石的發現和研究也備受關注。
下颌脊椎動物的下颌和牙齒的早期進化:淺藍色是内骨的原始颌骨,淺棕色是膜颌骨。朱佑安和李強合影
它為颌骨和牙齒的早期進化提供了新的證據。
中國科學院古脊椎動物研究所(CAS古人類研究所)21日表示,該研究所的朱敏研究團隊多年來一直與全國各地的地質調查部門進行深入合作,終于取得了重大突破:他們發現了一個全新的, 重慶秀山縣下颚魚"口袋側城魚"完整儲存化石,進而為颌骨和牙齒的早期進化提供了新的證據。
中國科學家這篇關于古代魚類化石發現和研究成果的論文,中原標準時間近日由國際知名學術期刊《當代生物學》線上發表。研究由重慶地質礦産研究所、重慶地質調查院、中國科學院古生物學研究所、曲靖師範學院共同完成,研究團隊由中國學者組成,以青年學者為主。重慶地質礦産研究所博士後研究員李強、中國科學院古生物學研究所副研究員朱有安是該論文的共同第一作者,中國科學院古生物學研究所研究員朱敏和朱茗是共同作者。
中國目前是世界上唯一一個發現更完整的辣椒期化石的國家,為全面了解颌骨早期體結構提供了關鍵的實證資料,但幾乎所有先前的化石都來自雲南曲靖鄉族群的化石遺址。在重慶秀山發現的"袖珍邊堰鎮魚",也成為世界上第二個發現更完整的赤立姬下颚的化石遺址。
重慶秀山羅德羅斯動物群生态修複圖(鄭秋玉/圖)。地圖由中國科學院古脊研究所提供
4.23億年前意外發現的"袖珍邊境鎮魚"
該團隊表示,4.23億年前,在日留時代晚期,中國南方的古陸在赤道附近的海洋中漂流,海水沿着之字形海岸線侵入大陸架,形成了幾個巨大的海灣或内海,成為早期水中生命的"避難所"。象嶼之交處的重慶秀山地區當時位于中國南方古國的北緣,比今天的渤海還要大,那裡的河流彙入内海,帶來了大量的養分,并孕育了豐富的生命,河口和灘塗在半鹹水中生長出大量的原始植物, 在此期間,有無颚裝甲魚,海蠍和最早的下颚魚。他們的遺骸被河流帶來的不斷沉積物覆寫,并在漫長的地質時期内變成化石。
2019年底,李強在秀山紅安邊市附近的"川河蓋田路"沿線的赤魯寺魚群中勘測,意外發現了一塊完整的半開颚魚化石,這是過去從未報道過的。他和朱佑安等人很快對化石進行了詳細的研究。雖然化石非常完整,但許多微小的結構都接近粉砂岩粒徑儲存精度的上限,特别是埋在周圍岩石内部的骨片形式,經過多次高精度CT掃描,隻能通過一個隻有幾微米寬的小縫隙重建,沿着骨片開裂。
研究小組将化石命名為"口袋邊緣城市魚",發現其外骨骼骨甲圖案與曲靖香族動物群中發現的麒麟魚相似,表明它與麒麟魚、全颚魚和日留魚屬于同一全颚盾魚。全颚盾魚是中國獨有的早期颚魚,與現代有颚脊椎動物,即硬骨魚和軟骨魚共同祖先的起源密切相關,是以近年來引起了學術界的極大關注。
珍稀魚類胸鳍化石和腹鳍完好無損地儲存完好
該團隊表示,"口袋側城市魚"保留了下颚和颚齒,其法蘭颚邊緣颚與全颚魚非常相似,但内部有發達的内部通風口,上面可以看到五個大圓錐形牙齒,它們以與其他盾魚相似的模式生長和排列, 尤其是坩埚魚。
是以,"袋邊城市魚"的下颚可能比全颚魚和麒麟魚的下颚更原始,代表了現代魚颚和牙齒與傳統定義的盾魚(如坩埚魚)之間的過渡狀态,為現代下颚的起源和進化提供了重要的化石證據,包括人類的颚和牙齒。
"袖珍城魚"的胸鳍和腹鳍很少完好無損地儲存下來,這在早期的魚類化石中非常罕見,進一步證明大多數原始魚類的均勻鳍具有發達的肉質部分,而現代輻條鳍魚,特别是真骨魚,如鲭魚和鲭魚,對扇形透明鳍非常特有。
研究小組認為,化石的"袖珍城市魚"隻有2厘米長,而整條魚在活着的時候可能隻有4厘米長。雖然體型很小,但就下颚和牙齒而言,它可能是一種兇猛的口袋捕食者,以其他小動物為食,如糜海蠍和秀山盾魚。
他們還指出,雖然完整的全颚鄧皮魚目前隻在中國發現,但新發現提供的比較解剖學證據表明,上世紀末在越南的Chiliu時代地層中發現的零星盾皮魚骨頭也應該屬于全颚鄧皮魚,這表明在Shiliu時期的印度支那和中國南方的地塊之間存在非常密切的古地理聯系。(完整)