新华社北京6月21日电(新华社孙子发)包括人类在内,地球上99.8%的脊椎动物都有下颌(上颚和下巴),统称为下颌,其起源和进化过程一直是古生物学界关注的焦点。
此前,纵观整个日留时期数千万年的化石记录存在严重缺失,长期以来仅通过零星保存的鳞片和荆棘来推测,日留时期的进化中存在颚骨,对奇留时期古鱼化石的发现和研究也备受关注。
下颌脊椎动物的下颌和牙齿的早期进化:浅蓝色是内骨的原始颌骨,浅棕色是膜颌骨。朱佑安和李强合影
它为颌骨和牙齿的早期进化提供了新的证据。
中国科学院古脊椎动物研究所(CAS古人类研究所)21日表示,该研究所的朱敏研究团队多年来一直与全国各地的地质调查部门进行深入合作,终于取得了重大突破:他们发现了一个全新的, 重庆秀山县下颚鱼"口袋侧城鱼"完整保存化石,从而为颌骨和牙齿的早期进化提供了新的证据。
中国科学家这篇关于古代鱼类化石发现和研究成果的论文,北京时间近日由国际知名学术期刊《当代生物学》在线发表。研究由重庆地质矿产研究所、重庆地质调查院、中国科学院古生物学研究所、曲靖师范学院共同完成,研究团队由中国学者组成,以青年学者为主。重庆地质矿产研究所博士后研究员李强、中国科学院古生物学研究所副研究员朱有安是该论文的共同第一作者,中国科学院古生物学研究所研究员朱敏和朱茗是共同作者。
中国目前是世界上唯一一个发现更完整的辣椒期化石的国家,为全面了解颌骨早期体结构提供了关键的实证数据,但几乎所有先前的化石都来自云南曲靖乡族群的化石遗址。在重庆秀山发现的"袖珍边堰镇鱼",也成为世界上第二个发现更完整的赤立姬下颚的化石遗址。
重庆秀山罗德罗斯动物群生态修复图(郑秋玉/图)。地图由中国科学院古脊研究所提供
4.23亿年前意外发现的"袖珍边境镇鱼"
该团队表示,4.23亿年前,在日留时代晚期,中国南方的古陆在赤道附近的海洋中漂流,海水沿着之字形海岸线侵入大陆架,形成了几个巨大的海湾或内海,成为早期水中生命的"避难所"。象屿之交处的重庆秀山地区当时位于中国南方古国的北缘,比今天的渤海还要大,那里的河流汇入内海,带来了大量的养分,并孕育了丰富的生命,河口和滩涂在半咸水中生长出大量的原始植物, 在此期间,有无颚装甲鱼,海蝎和最早的下颚鱼。他们的遗骸被河流带来的不断沉积物覆盖,并在漫长的地质时期内变成化石。
2019年底,李强在秀山红安边市附近的"川河盖田路"沿线的赤鲁寺鱼群中勘测,意外发现了一块完整的半开颚鱼化石,这是过去从未报道过的。他和朱佑安等人很快对化石进行了详细的研究。虽然化石非常完整,但许多微小的结构都接近粉砂岩粒径保存精度的上限,特别是埋在周围岩石内部的骨片形式,经过多次高精度CT扫描,只能通过一个只有几微米宽的小缝隙重建,沿着骨片开裂。
研究小组将化石命名为"口袋边缘城市鱼",发现其外骨骼骨甲图案与曲靖香族动物群中发现的麒麟鱼相似,表明它与麒麟鱼、全颚鱼和日留鱼属于同一全颚盾鱼。全颚盾鱼是中国独有的早期颚鱼,与现代有颚脊椎动物,即硬骨鱼和软骨鱼共同祖先的起源密切相关,因此近年来引起了学术界的极大关注。
珍稀鱼类胸鳍化石和腹鳍完好无损地保存完好
该团队表示,"口袋侧城市鱼"保留了下颚和颚齿,其法兰颚边缘颚与全颚鱼非常相似,但内部有发达的内部通风口,上面可以看到五个大圆锥形牙齿,它们以与其他盾鱼相似的模式生长和排列, 尤其是坩埚鱼。
因此,"袋边城市鱼"的下颚可能比全颚鱼和麒麟鱼的下颚更原始,代表了现代鱼颚和牙齿与传统定义的盾鱼(如坩埚鱼)之间的过渡状态,为现代下颚的起源和进化提供了重要的化石证据,包括人类的颚和牙齿。
"袖珍城鱼"的胸鳍和腹鳍很少完好无损地保存下来,这在早期的鱼类化石中非常罕见,进一步证明大多数原始鱼类的均匀鳍具有发达的肉质部分,而现代辐条鳍鱼,特别是真骨鱼,如鲭鱼和鲭鱼,对扇形透明鳍非常特有。
研究小组认为,化石的"袖珍城市鱼"只有2厘米长,而整条鱼在活着的时候可能只有4厘米长。虽然体型很小,但就下颚和牙齿而言,它可能是一种凶猛的口袋捕食者,以其他小动物为食,如糜海蝎和秀山盾鱼。
他们还指出,虽然完整的全颚邓皮鱼目前只在中国发现,但新发现提供的比较解剖学证据表明,上世纪末在越南的Chiliu时代地层中发现的零星盾皮鱼骨头也应该属于全颚邓皮鱼,这表明在Shiliu时期的印度支那和中国南方的地块之间存在非常密切的古地理联系。(完整)