鱼类获得颌骨的时间比之前认为的要早数百万年

认识一下,可能是已知最古老的长有颌骨的鱼类祖先——身上长满刺的古代鱼类 Fanjingshania renovatais。
Fanjingshania renovata 的生命复原图。 FU Boyuan 和 FU Baozhong

如果没有那些令人恐惧的、锋利的锯齿状牙齿,你平常看到的大白鲨 (Carcharodon carcharias) 就没那么可怕了。它们的古代祖先(被称为 棘鱼类)更加多刺,鳍上覆盖着刚毛状的棘刺。现在,在中国发现的一具新的鱼类化石骨骼,比次近的标本还要早 1500 万年,被誉为“有颌鱼类中年代最久远、无可争议的化石”。

在一篇发表在《自然》杂志上的论文中,来自中国科学院、曲靖师范学院和英国伯明翰大学的研究人员写道,新物种 Fanjingshania renovatais(简称 F. renovata)的身体与棘鱼类相似。它们介于软骨鱼纲(现代鲨鱼和鳐鱼)和硬骨鱼纲(硬骨鱼)之间。它们生活在 古生代,而 F. renovata 可能是尚未发现的现代软骨鱼和硬骨鱼共同祖先的近亲。

研究团队通过数千个微小的骨骼碎片重建了 F. renovata,这些碎片表明它是一种奇特的鱼类,拥有外部骨质“铠甲”和多对鳍棘。这些棘刺使其与现存的有颌鱼类以及含有软骨的鲨鱼和鳐鱼以及硬骨的辐鳍鱼和肉鳍鱼区分开来。这个新物种是在中国南部荣溪组的骨骼层样本中发现的,并以 联合国教科文组织世界遗产地梵净山 命名。

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中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 (IVPP) 的朱敏在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 (IVPP) 的新闻发布会上说:“这是迄今为止已知解剖结构的最古老有颌鱼类。”“这些新数据使我们能够将 Fanjingshania 放置在早期脊椎动物的系统发育树中,并获得了关于颌、感觉系统和成对附肢等重要脊椎动物适应性起源所需的大量信息。”

Fanjingshania renovata 的生命复原图。致谢:张海军。

这项发现表明,在泥盆纪,或称 泥盆纪(大约 4.192 亿至 3.589 亿年前,各种鱼类开始游弋于地球的海洋),或称 鱼类时代,主要脊椎动物类群就开始分化,这比之前的估计早了数千万年。

根据这项研究,有几个特征使 F. renovata 与任何已知现代或古代脊椎动物区分开来。它的肩部有铠甲,这些铠甲融合在一起形成一个整体,覆盖的区域比其他已知的棘鱼类要大。

它长满刺的鳍上覆盖着不寻常的牙齿状鳞片,这些鳞片可能会成簇脱落并再生。如今的鲨鱼也会脱落和再生牙齿,但再生方式不同。F. renovata 的骨骼化石显示有骨骼吸收的证据,即骨骼或牙齿的部分会分解然后被替换。这个过程通常发生在生物发育过程中。

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该研究的首席作者、曲靖师范学院研究员 Plamen Andreev 在一份声明中表示:“这种程度的硬组织改变在软骨鱼类(包括现代软骨鱼及其已灭绝的祖先)中是前所未有的。”“它表明,在有颌鱼类分化初期,矿化骨骼的发育可塑性比目前所理解的要大。”

F. renovata 是同一团队在荣溪组地点发现的几块化石之一。该团队在另一项发表在《自然》杂志上的独立研究中,描述了另一种已灭绝的有颌鱼类(Qianodus duplicisQ. duplicis)。该物种也有大约 4.39 亿年的历史,但只根据化石化的鳞片和牙齿进行了描述,因此研究人员对其可能属于哪个鱼类群体不太确定。

在该地点发现的三种其他已灭绝的鱼类包括 Xiushanosteus mirabilisShenacanthus vermiforisTujiaaspis vividus。虽然它们都没有 F. renovataQ. duplicis 年代久远,但 X. mirabilisS. vermiforis 的年代仍比其他任何已知早期有颌鱼类物种都要早。

新发现的物种正在改变科学家们对有颌鱼类进化的认识。虽然研究人员最初估计这种进化发生在约 4.2 亿年前,但现在我们可以将其推早 2000 万年。

伯明翰大学的 Ivan J. Sansom 在一份声明中说:“这项新发现通过显著缩短有颌鱼类从其最接近的无颌祖先出现的时间范围,对现有的脊椎动物进化模型提出了质疑。”“这将对我们如何评估早期脊椎动物的进化速率以及这些类群的形态和分子变化之间的关系产生深远影响。”

 

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