——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
長(zhǎng)有上下頜的嘴巴是人進(jìn)食、呼吸、交流的重要器官,也是從魚到人全部有頜脊椎動(dòng)物的共同特征。人的上下頜骨構(gòu)造并不復(fù)雜,但它們卻經(jīng)過了曲折復(fù)雜的演化歷程。
人類頜骨的起源問題是個(gè)謎團(tuán)。11年前,《科學(xué)》雜志就將“翼、鰭與面孔如何發(fā)育演化”定為125個(gè)最具挑戰(zhàn)性問題之一。
10月21日,《科學(xué)》雜志報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員朱敏與瑞典烏普薩拉大學(xué)阿爾伯格聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)最新成果,科學(xué)家在一條4.23億年前的小魚身上發(fā)現(xiàn)了新的秘密。這一成果為描繪面孔如何發(fā)育演化添上了濃重的一筆。
古魚“王國(guó)”重見天日
大約4.19億至3.59億年前的泥盆紀(jì)被稱為“魚類時(shí)代”。那時(shí)形形色色的魚類游弋在地球的各處水域,而身體覆蓋著大塊骨板的盾皮魚類則是當(dāng)之無愧的統(tǒng)治者。其中最有名的就是史前超級(jí)掠食者鄧氏魚,其體長(zhǎng)可達(dá)10米,上下頜武裝著刀片狀的鋒利骨板,擁有液壓剪一般的強(qiáng)大咬合力,以各種大型魚類為食。
隨著魚類時(shí)代的落幕,鄧氏魚和其他盾皮魚類在泥盆紀(jì)末期突然絕滅,成為演化的“死胡同”,它們留下的生存空間被更進(jìn)步的硬骨魚類和軟骨魚類瓜分。
古生物學(xué)家一直在試圖弄清這些類群之間的演化關(guān)系,進(jìn)而理清人類遠(yuǎn)祖的譜系,但卻只有一鱗半爪的零碎材料。找到完整保存的古魚,是全球古生物學(xué)家夢(mèng)寐以求的“圣杯”。
志留紀(jì)到泥盆紀(jì)時(shí)的中國(guó)南方是漂泊在赤道附近的孤洲,云南處于孤洲南部。云南曲靖志留紀(jì)晚期的瀟湘動(dòng)物群堪稱失落的古魚“王國(guó)”。這讓科學(xué)家燃起了新希望。
怪魚“麒麟”
朱敏等人發(fā)現(xiàn)這個(gè)古魚“王國(guó)”主要組成是全頜盾皮魚類?!八鼈冮L(zhǎng)著硬骨魚模式的上下頜,身體其他地方卻保持著典型盾皮魚的樣子,顯示硬骨魚類由盾皮魚類直接演化而來?!敝烀粽f,“這顛覆了對(duì)魚類時(shí)代各大類群間演化關(guān)系的認(rèn)識(shí)?!?/p>
隨著發(fā)掘的深入,朱敏等人在瀟湘動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)了一種全新的全頜盾皮魚——長(zhǎng)吻麒麟魚。麒麟魚的名字一語雙關(guān):既以發(fā)現(xiàn)地曲靖市麒麟?yún)^(qū)命名;也寓意它像傳說中龍頭、鹿角、麋身、牛尾的神獸麒麟一樣,集多個(gè)類群的特征于一身。
“它的頭既有點(diǎn)像海豚,又有點(diǎn)像鱘魚,前端有前伸的扁平吻突,之后是隆起的‘額頭’,口和鼻孔都位于腹面。它的軀體呈長(zhǎng)長(zhǎng)的箱形,底部平坦。”朱敏說,“在志留紀(jì)曲靖的海灣中,它們大概聚集成群,在水底緩慢游動(dòng),用吻部翻起泥沙,尋找蠕蟲和有機(jī)碎屑為食?!摈梓媵~體型不大,活體長(zhǎng)約20厘米,外表也不太起眼,但朱敏等人卻在這條小魚身上找到了一條關(guān)鍵的演化線索。
撥開迷霧
典型的盾皮魚有三對(duì)簡(jiǎn)單的膜質(zhì)頜骨,稱為“原頜狀態(tài)”,而硬骨魚有內(nèi)外兩個(gè)系列的復(fù)雜膜質(zhì)頜骨,稱為“全頜狀態(tài)”。此前研究表明,人類的主要頜骨可追溯到全頜狀態(tài)中。兩種狀態(tài)間存在著寬闊的演化鴻溝,據(jù)推測(cè)其間可能產(chǎn)生過大的重組。
朱敏等人發(fā)現(xiàn)麒麟魚具有一副“不完全的全頜”,其頜骨處于全頜魚和其他更原始盾皮魚類之間的過渡狀態(tài)?!斑@表明從原頜到全頜的演化是漸進(jìn)過程,而非過去認(rèn)為的產(chǎn)生過巨大重組?!敝烀粽J(rèn)為,麒麟魚為還原頜的早期演化歷程提供了重要證據(jù)。他們提出了從原頜狀態(tài)到全頜狀態(tài)的演化新理論:盾皮魚類的三對(duì)內(nèi)側(cè)頜部骨骼向外位移,變成了全頜狀態(tài)中的三對(duì)外側(cè)邊緣頜骨。因此,人類頜骨可向前一直追溯到更古老的遠(yuǎn)祖——原頜盾皮魚類中。
北美古脊椎動(dòng)物學(xué)會(huì)主席、澳大利亞弗林德斯大學(xué)教授約翰·朗評(píng)論稱,這一關(guān)鍵突破“掃除了人們?cè)诩棺祫?dòng)物頜演化認(rèn)識(shí)上一個(gè)大的盲區(qū)”。
越來越多證據(jù)顯示,盾皮魚類并非原始、笨拙、早已絕滅的演化“死胡同”。正是盾皮魚類奠定了后來脊椎動(dòng)物的演化藍(lán)圖,它們中的一支——全頜盾皮魚類——成為包括人類在內(nèi)征服了今日地球水域和陸地的硬骨脊椎動(dòng)物的直系祖先。而瀟湘動(dòng)物群這個(gè)4億多年前失落的“古魚王國(guó)”,還將持續(xù)為盾皮魚類乃至整個(gè)脊椎動(dòng)物的早期演化史補(bǔ)上更多的斷章。
?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2016-10-24 第1版 要聞)
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