(原文作者:朱敏科研團(tuán)隊(duì))
地球上99.8%的脊椎動(dòng)物包括我們?nèi)祟愖约憾季哂蓄M骨(上頜與下巴),被統(tǒng)稱為有頜類。有頜類的起源(根據(jù)分子鐘證據(jù)在奧陶紀(jì))和完整有頜類化石大量出現(xiàn)(早泥盆世)之間,跨越整個(gè)志留紀(jì)的數(shù)千萬(wàn)年時(shí)間段存在嚴(yán)重的化石記錄缺失,長(zhǎng)期以來僅能通過零散保存的鱗片與棘刺推測(cè)有頜類在志留紀(jì)的演化。中國(guó)是世界上目前唯一發(fā)現(xiàn)較多志留紀(jì)有頜類完整化石的國(guó)家,為全面認(rèn)識(shí)有頜類的早期身體結(jié)構(gòu)提供了關(guān)鍵實(shí)證資料,但之前的化石幾乎全部來自一個(gè)化石點(diǎn),即云南曲靖瀟湘動(dòng)物群。中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)年堅(jiān)持在全國(guó)范圍志留紀(jì)地層中踏勘,并與各地地質(zhì)調(diào)查部門開展深入合作,終于在重慶市秀山縣取得重大突破。日前,他們?cè)趪?guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上報(bào)道了來自重慶的一條全新的完整保存的志留紀(jì)有頜魚類——袖珍邊城魚(Bianchengichthys micros),為頜與牙齒的早期演化提供了新實(shí)證。這是全球目前第二個(gè)發(fā)現(xiàn)較多完整志留紀(jì)有頜類的化石點(diǎn)。
袖珍邊城魚生活復(fù)原三維模型(解思遠(yuǎn)、張禾名制作)
4.23億年前的志留紀(jì)晚期(羅德洛世),華南古陸漂泊在赤道附近的大洋之中,海水沿著曲折凹凸的海岸線侵入陸架,形成若干巨大的海灣或內(nèi)海,這些淺海成為早期水中生命的“庇護(hù)所”。湘渝之交的重慶秀山地區(qū)那時(shí)位于華南古陸北緣一個(gè)比今日渤海還要大的內(nèi)海中,河流在這里匯入內(nèi)海,帶來了大量養(yǎng)分,并孕育了豐富的生命,河口和灘涂的半咸水中生長(zhǎng)大量的原始植物,其間生活著無頜的盔甲魚類、海蝎和最早的有頜魚類。它們的遺骸被河流不斷帶來的泥沙覆蓋,并在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間內(nèi)變成了化石。
2019年底,團(tuán)隊(duì)成員、重慶地研院博士后李強(qiáng)在秀山洪安邊城附近沿“川河蓋天路”踏勘志留紀(jì)含魚地層,在羅德洛統(tǒng)小溪組中意外發(fā)現(xiàn)了一塊完整對(duì)半開的有頜魚類化石,而這一地層過去還從未報(bào)道過完整的有頜魚類。他和團(tuán)隊(duì)成員朱幼安等一起迅速對(duì)這塊化石展開了詳細(xì)的研究。盡管保存非常完整,但對(duì)這塊化石的研究并不容易,許多微小結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近粉砂巖粒度保存精度的上限,特別是埋在圍巖內(nèi)部的骨片形態(tài),經(jīng)過多次高精度CT掃描,才通過沿骨片裂開的、只有幾微米寬的細(xì)微縫隙重建出來。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),邊城魚的外骨骼骨甲模式和之前在曲靖瀟湘動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)的麒麟魚接近,顯示它與麒麟魚、全頜魚、志留魚同屬全頜盾皮魚類。全頜盾皮魚類是一類中國(guó)特有的早期有頜魚類,與現(xiàn)代有頜脊椎動(dòng)物,即硬骨魚類和軟骨魚類共同祖先的起源密切相關(guān),因而在近年來引起了學(xué)界的極大關(guān)注。
研究發(fā)現(xiàn),邊城魚保存了下頜和下頜齒,其具凸緣的下頜邊緣頜骨與全頜魚的邊緣頜骨十分相似,但其內(nèi)側(cè)又有發(fā)達(dá)的口內(nèi)葉,其上可見五個(gè)較大的圓錐狀齒,這些齒的生長(zhǎng)和排列型式與其他盾皮魚類,特別是節(jié)甲魚類的齒突相似。因此,邊城魚的頜骨可能比全頜魚和麒麟魚更為原始,代表了現(xiàn)代魚類頜骨及牙齒與節(jié)甲魚類這樣的傳統(tǒng)定義盾皮魚類之間,新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)過渡狀態(tài),為現(xiàn)代有頜類,包括我們?nèi)祟愵M骨和牙齒的起源和演化提供了重要化石實(shí)證。
邊城魚的胸鰭和腹鰭難得地完整保存了下來,這在早期魚類化石中非常罕見。化石顯示其偶鰭鱗片覆蓋的肉質(zhì)“柄”狀部分非常發(fā)達(dá),而鰭條部分則只有外側(cè)狹窄的一圈,這與人們刻板印象中,常見魚類的透明、折扇狀魚鰭十分不同,進(jìn)一步證明多數(shù)原始魚類的偶鰭都具有發(fā)達(dá)的肉質(zhì)部分,而現(xiàn)代輻鰭魚類,特別是鯽魚、鱸魚之類真骨魚類的扇形透明魚鰭(肉質(zhì)部分極為退化,鰭幾乎全由鱗質(zhì)鰭條支撐)是非常特化的。
邊城魚化石只有2厘米長(zhǎng),活著時(shí)整條魚可能也只有約4厘米長(zhǎng)。雖然體型很小,但從頜骨和牙齒看,邊城魚可能是十分兇猛的袖珍掠食者,以生活環(huán)境內(nèi)的其他小動(dòng)物,如米氏海蝎、秀山盾魚、牙形動(dòng)物等為食。
論文同時(shí)指出,盡管完整的全頜盾皮魚類目前只在中國(guó)有發(fā)現(xiàn),但新發(fā)現(xiàn)提供的比較解剖學(xué)證據(jù)顯示,上世紀(jì)末在越南志留紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)的零星盾皮魚類骨片也應(yīng)屬于全頜盾皮魚類,指示印支地塊和華南地塊在志留紀(jì)有非常密切的古地理聯(lián)系。