又一古魚(yú)化石被發(fā)現(xiàn) 重慶，你還是太全面了！

出品：科普中國(guó)

作者：李懋坤

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編者按：為解碼生命科學(xué)最新奧秘，科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“生命新知”系列文章，從獨(dú)特的視角，解讀生命現(xiàn)象，揭示生物奧秘。讓我們深入生命世界，探索無(wú)限可能。

距今約4.36億年的雙叉苗家魚(yú)化石被發(fā)現(xiàn)

近日，一項(xiàng)發(fā)表在《古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)》（Vertebrata Palasiatica）上的研究成果吸引了大家的注意。成果的主角是來(lái)自重慶特異埋藏化石庫(kù)中的一種真盔甲魚(yú)類(lèi)——雙叉苗家魚(yú)(Miaojiaaspis dichotomus gen. et sp. nov.)。屬名中，“苗家”來(lái)源于苗族，是秀山土家族苗族自治縣的主要少數(shù)民族之一?！半p叉”則用來(lái)描述其側(cè)橫管末端分叉這一特征。

雙叉苗家魚(yú)是在重慶市東南部志留紀(jì)蘭多維列世特列奇期迴星哨組(距今約4.36億年)被發(fā)現(xiàn)的，正型標(biāo)本為一件連接軀干的不完整頭甲化石，現(xiàn)收藏于重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，標(biāo)本號(hào)為CIGMR V0125a和CIGMR V0125b。

雙叉苗家魚(yú)頭甲背側(cè)復(fù)原圖

(圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1)

盔甲魚(yú)就盔甲魚(yú)，還分真假嗎？

雙叉苗家魚(yú)是一種真盔甲魚(yú)類(lèi)。

看到這里，很多人肯定有這種疑問(wèn)，難道還有假盔甲魚(yú)類(lèi)？

很遺憾，沒(méi)有假盔甲魚(yú)類(lèi)。不過(guò)有其他的盔甲魚(yú)類(lèi)。

要講清楚它們的情況，還要從無(wú)頜類(lèi)說(shuō)起。

無(wú)頜類(lèi)是一類(lèi)沒(méi)有上下頜、具有單一外鼻孔的類(lèi)群。除去現(xiàn)生無(wú)頜類(lèi)（代表為盲鰻和七鰓鰻），已經(jīng)滅絕的無(wú)頜類(lèi)可以分為兩大類(lèi)別——昆明魚(yú)類(lèi)和甲胄魚(yú)類(lèi)。甲胄魚(yú)類(lèi)占據(jù)了無(wú)頜類(lèi)中的絕大多數(shù)，在當(dāng)時(shí)構(gòu)成了脊椎動(dòng)物的主體。

盔甲魚(yú)類(lèi)是甲胄魚(yú)類(lèi)中極度繁盛的類(lèi)群之一，在分類(lèi)地位上處于早期脊椎動(dòng)物演化的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，能夠?yàn)橛蓄M類(lèi)起源提供關(guān)鍵性的化石證據(jù)。除去幾個(gè)基干類(lèi)群外，盔甲魚(yú)類(lèi)可以分為三個(gè)單系類(lèi)群，依據(jù)分化時(shí)間的先后分別為真盔甲魚(yú)類(lèi)，多鰓魚(yú)類(lèi)和華南魚(yú)類(lèi)。

盔甲魚(yú)類(lèi)是一個(gè)具有濃厚地方色彩的類(lèi)群，目前絕大多數(shù)的盔甲魚(yú)類(lèi)僅發(fā)現(xiàn)于中國(guó)和越南北部。真盔甲魚(yú)類(lèi)是盔甲魚(yú)類(lèi)中的一個(gè)單系類(lèi)群，自4.3億年前和基干類(lèi)群分化后，一直延續(xù)到早泥盆世布拉格期（距今約4.1億年）。真盔甲魚(yú)類(lèi)個(gè)體普遍較小，頭甲呈三角形，或有吻突。

為何又是重慶？

重慶無(wú)頜類(lèi)化石的最早發(fā)現(xiàn)可以追溯到1962年，地點(diǎn)在重慶市秀山土家族苗族自治縣水源頭村。湖南省區(qū)測(cè)隊(duì)在該地區(qū)的一塊滾石上發(fā)現(xiàn)了一塊無(wú)頜魚(yú)類(lèi)化石，后經(jīng)過(guò)劉時(shí)藩先生命名為秀山真盔甲魚(yú)(Eugaleaspis xiushanensis)。由于秀山真盔甲魚(yú)的許多特征都和盾魚(yú)屬十分相似，2012年將其重新命名為秀山盾魚(yú)（Dunyu xiushanensis）。

2019年，李強(qiáng)老師在秀山縣洪安鎮(zhèn)邊城村附近意外發(fā)現(xiàn)了一塊完整對(duì)開(kāi)的有頜魚(yú)類(lèi)化石——袖珍邊城魚(yú)(Bianchengichthys micros)。于2021年在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表了相關(guān)研究成果。

2022年，陳陽(yáng)等人描述了來(lái)自秀山縣涌洞鎮(zhèn)迴星哨組的第一塊也是當(dāng)時(shí)最古老的真盔甲魚(yú)類(lèi)材料——濱海涌洞魚(yú)（Yongdongaspis littoralis）。這一新材料彌補(bǔ)了中華盔甲魚(yú)和真盔甲魚(yú)簇(eugaleaspid cluster)之間的形態(tài)學(xué)鴻溝，具有重要意義。

2022年9月，《自然》雜志以封面文章形式同期發(fā)表了朱敏團(tuán)隊(duì)及其合作者的四篇學(xué)術(shù)論文。其中的奇跡秀山魚(yú)(Xiushanosteus mirabilis)、靈動(dòng)土家魚(yú)(Tujiaaspis vividus)和蠕紋沈氏棘魚(yú)(Shenacanthus vermiformis)都自重慶特異埋藏化石庫(kù)。本次新發(fā)現(xiàn)的雙叉苗家魚(yú)也來(lái)自于此。

靈動(dòng)土家魚(yú)化石照片

(圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)2)

雙叉苗家魚(yú)這條魚(yú)有什么特別？

和其他發(fā)現(xiàn)于重慶特異埋藏化石庫(kù)的化石材料相似，雙叉苗家魚(yú)的體型較小，頭甲的長(zhǎng)度約2cm。除頭甲以外，雙叉苗家魚(yú)還保留了部分軀干。沿著軀干的腹側(cè)邊緣有明顯的相互疊覆的V形外骨骼骨單元，稱(chēng)腹側(cè)鰭?cǎi)?。這與靈動(dòng)土家魚(yú)中發(fā)現(xiàn)的腹側(cè)鰭?cǎi)拊诤艽蟪潭壬舷嗤?strong>表明這一結(jié)構(gòu)可能廣泛存在于盔甲魚(yú)類(lèi)當(dāng)中。

此外，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果，雙叉苗家魚(yú)和靈動(dòng)土家魚(yú)組成了一個(gè)單系類(lèi)群——土家魚(yú)科。

它還為偶鰭究竟如何起源這一問(wèn)題提供了關(guān)鍵證據(jù)。

目前有充分的化石證據(jù)和胚胎證據(jù)表明我們?nèi)祟?lèi)的四肢是從魚(yú)類(lèi)的偶鰭演化而來(lái)，但是偶鰭究竟從何而來(lái)？

兩個(gè)追溯到19世紀(jì)的假說(shuō)對(duì)偶鰭的演化做出了推測(cè)：鰓弓假說(shuō)(gill-arch hypothesis)和鰭?cǎi)藜僬f(shuō)(fin-fold hypothesis)。鰓弓假說(shuō)認(rèn)為，鰓弓是偶鰭的前身；鰭?cǎi)藜僬f(shuō)則認(rèn)為，偶鰭來(lái)源于早期魚(yú)類(lèi)演化中的一對(duì)縱觀體壁的腹側(cè)鰭?cǎi)蕖?/p>

偶鰭起源的兩種假說(shuō):A, 鰓弓假說(shuō)；B， 鰭?cǎi)藜僬f(shuō)

(圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)3)

前面提到，此次發(fā)現(xiàn)的雙叉苗家魚(yú)和2022年報(bào)道的靈動(dòng)土家魚(yú)具有大體相同的腹側(cè)鰭?cǎi)?，這兩條古魚(yú)為鰭?cǎi)蘩碚撎峁┝俗铌P(guān)鍵、最直接的證據(jù)。

值得注意的是，縱觀全身的腹側(cè)鰭?cǎi)抟驗(yàn)闆](méi)有肌肉和內(nèi)骨骼的支撐，實(shí)際上并不能進(jìn)行自由活動(dòng)這樣的行為。那么這一結(jié)構(gòu)的功能是什么？又如何解釋?zhuān)?/p>

研究團(tuán)隊(duì)曾對(duì)靈動(dòng)土家魚(yú)采用了計(jì)算流體力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)。讓帶有鰭?cǎi)藓筒粠採(cǎi)薜撵`動(dòng)土家魚(yú)三維虛擬模型分在在不同流速、不同仰角的情況下分析腹側(cè)鰭?cǎi)薜墓δ?。結(jié)果顯示，除0°仰角的情況外，這對(duì)腹側(cè)鰭?cǎi)弈軌驗(yàn)橥良音~(yú)提供可觀的升力，甚至能夠與自身重力相抵消。這樣的功能對(duì)于盔甲魚(yú)類(lèi)這類(lèi)底棲的游泳者來(lái)說(shuō)十分重要。

“從魚(yú)到人”的故事越來(lái)越完整

得益于科研工作者們的不懈努力，“從魚(yú)到人”的故事越來(lái)越完整。許多懸而未決的脊椎動(dòng)物演化問(wèn)題和空白因?yàn)樾碌幕C據(jù)的得到揭示和創(chuàng)新。此次雙叉苗家魚(yú)的發(fā)現(xiàn)是偶鰭理論的又一化石證據(jù)，同時(shí)也暗示了腹側(cè)鰭?cǎi)捱@一結(jié)構(gòu)可能廣泛存在于盔甲魚(yú)類(lèi)當(dāng)中。

許多人依然對(duì)“從魚(yú)到人”有不少疑問(wèn)和困惑，甚至有人說(shuō)“從魚(yú)到人”太荒唐了，是謊言。

根據(jù)目前的研究，“從魚(yú)到人”的演化歷程始于大約5億年前。要正確理解、認(rèn)同這一演化歷程，確實(shí)不容易，需要站在百萬(wàn)年、千萬(wàn)年的時(shí)間尺度上去認(rèn)識(shí)演化、理解演化。

不過(guò)，好在這一巨大的時(shí)間跨度在地質(zhì)歷史時(shí)期留下了恢弘的脊椎動(dòng)物演化篇章?！皬聂~(yú)到人”的演化不是瞬間的，是一步一步從魚(yú)類(lèi)到兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、哺乳類(lèi)最終到我們?nèi)祟?lèi)的過(guò)程。相信我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的證據(jù)來(lái)證明這一演化歷程，也歡迎更多朋友關(guān)注古生物學(xué)，和我們一起發(fā)現(xiàn)數(shù)億年前真實(shí)存在過(guò)的生命和它們的故事。

參考文獻(xiàn)：

[1] CHEN Yang, LI Qiang, ZHOU Zheng-Da, SHAN Xian-Ren, ZHU You-An, WANG Qian, WEI Guang-Biao, ZHU Min. A new genus of galeaspids (jawless stem-Gnathostomata) from the early Silurian Chongqing Lagerst?tte, China. Vertebrata Palasiatica, DOI: 10.19615/j.cnki.2096-9899.240820.

[2] Gai, Z., Li, Q., Ferron, H. G., Keating, J. N., Wang, J., Donoghue, P. C. J., & Zhu, M. (2022). Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages. Nature, 609(7929), 959-963.

[3] Pieretti, J., Gehrke, A. R., Schneider, I., Adachi, N., Nakamura, T., & Shubin, N. H. (2015). Organogenesis in deep time: A problem in genomics, development, and paleontology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(16), 4871-4876.