人類是由遠古時期的魚進化而來？最近，一批來自志留紀早期的化石揭開了我們古老魚形祖先神秘的面紗。
志留紀有頜魚類長什麼模樣？最早的牙齒什麼時候出現？4.4 億年前新塑梵凈山魚，身上有多少根刺？探索有頜魚類附肢起源為什麼要研究無頜魚類？
為回答這一系列的問題，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在 Nature 雜誌上接連發布 4 篇論文，分別是：《中國志留紀早期最古老、完整的有頜脊椎動物》（The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China）、《最古老的頜與牙齒》（The oldest gnathostome teeth）、《中國華南地區志留紀早期多棘刺軟骨魚》（Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China）、《盔甲魚解剖學與脊椎動物成對附肢的起源》（Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages）。
圖丨中國志留紀早期最古老、完整的有頜脊椎動物（來源：Nature）
圖丨最古老的頜與牙齒（來源：Nature）
圖丨中國華南地區志留紀早期多棘刺軟骨魚（來源：Nature）
圖丨盔甲魚解剖學與脊椎動物成對附肢的起源（來源：Nature）
朱敏院士團隊在“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”發現約四億四千萬年前志留紀早期有頜類生物化石。
在對這些化石進行研究的過程中，課題組發現了志留紀早期有頜類生物的器官、構造等具體特徵，對於揭示遠古生物的起源與演化過程具有里程碑式的重要意義。
當然，這一系列的研究成果都是圍繞有頜脊椎動物展開的，那麼，什麼是有頜脊椎動物？
有頜脊椎動物又稱有頜類（Gnathostomata），名稱源自希臘語的“頜”與“口”兩個詞。
據統計，現生的有頜類大約有六萬種，具有頜、牙齒、成對鼻孔、頸、成對的附肢等重要的器官結構。我們在動物園和海洋館看到的動物幾乎都是有頜類。
奇蹟秀山魚與沈氏棘魚化石揭秘人類起源
朱敏院士團隊從重慶特異埋藏化石庫中發現了從頭到尾完整保存的志留紀早期有頜魚類——奇蹟秀山魚。
團隊使用 CT 掃描、三維重建、掃描電鏡等手段，將化石中的細微解剖學結構展現。結果表明，人的脖子可能就起源於這條 4.36 億年前的魚類。
圖丨秀山魚化石及復原（來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）
秀山魚頭蓋骨標本中間有一道橫向裂隙，確保頭部在呼吸與進食的過程中可以抬高與下落。這條裂隙形成一條頭部與軀幹之間的新界線，最終演化為人類的脖頸。據考證，秀山魚頭頂裂隙前的骨片最終演化成為人體的枕骨，是與頸椎直接相連的骨骼。
重慶特異埋藏化石庫中還發現了肩部具有大塊骨甲的沈氏棘魚，它是鯊魚的祖先，但卻擁有盾皮魚類才有的古老的“鎧甲”，是研究鯊魚所在軟骨魚類如何起源的重要證據。
奇蹟秀山魚和沈氏棘魚都只有3cm長，說明當時的有頜魚類都很小，適應當時水中和大氣中較低的含氧量。
在最早有頜類牙齒生長方式等研究中獲得新突破
在“貴州石阡化石庫”中，團隊發現了多種魚類的微體化石，在最早的有頜類牙齒的生長方式等研究中獲得新突破。
朱敏團隊通過計算機斷層掃描（CT，Computed Tomography）、三維重建與復原技術，細緻的分析了四億多年前的黔齒魚的齒旋構造，揭示最早牙齒的生長與發育特徵。
圖丨黔齒魚的三維復原（來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）
齒旋是早期有頜魚類特有的牙齒生長構造，在一個螺殼狀的共同底板上依次生長並共存很多枚新老牙齒，黔齒魚就擁有這種非常特殊的牙齒生長模式。
到處都是刺的新塑梵凈山魚與像“水翼船”的靈動土家魚
圖 丨 梵凈山魚三維復原（來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）
朱敏團隊將“石阡化石庫”中大小、花紋相近的零散棘刺及其他骨骼化石連起來，復原了新塑梵凈山魚。梵凈山魚、黔齒魚和沈氏棘魚都屬於軟骨魚類，軟骨魚類是一個大家族，鯊魚是其中的代表之一，這些志留紀的軟骨魚類是鯊魚的祖先。
圖丨靈動土家化石照片及三維復原（來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）
在其中的一篇論文中，朱敏院士團隊還找到了無頜的盔甲魚類“靈動土家魚”的完整身體。
研究發現，靈動土家魚身體底部兩側有一對長長的褶狀構造，這可能是有頜魚類偶鰭乃至四足動物和人類四肢的雛形。
利用計算機流體力學模型分析，無頜的“靈動土家魚”的鰭褶主要是像水翼船一樣，在魚前進時提供升力，而不像有頜魚類的偶鰭那樣起到轉向或直接推進身體的作用。
無論是奇蹟秀山魚、棘魚，還是新塑梵凈山魚、靈動土家魚，都為我們揭秘了遠古生物的身體構造與人類起源之間的關係。這些來自遠古的“聲音”，在人類古生物研究的歷史長河中必會留下濃墨重彩的一筆。
參考資料：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05136-8
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05166-2
https://www.nature.com/articles/d41586-022-03080-1
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04897-6
http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/202209/t20220926_6517024.html
http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/202209/t20220926_6517031.html
http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/202209/t20220926_6517033.html
http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/202209/t20220927_6517377.html
