重慶特異埋藏化石庫
9月28日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所召開「從魚到人」探源研究重大成果新聞發布會。上游新聞記者 李洪鵬 攝
你相信人類是從魚進化而來的嗎？9月28日，國際頂級學術期刊《Nature》（《自然》）雜誌在線發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊的4篇學術論文，集中報道了有關有頜類起源與最早期演化的研究成果。
當日，記者從中國科學院召開的「從魚到人」探源研究重大成果新聞發布會上獲悉，朱敏院士團隊在重慶、貴州等地誌留紀早期距今約4.36億年的地層中，發現了「重慶特異埋藏化石庫」和「貴州石阡化石庫」，增添了我國又一個世界級的特異埋藏化石庫，填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄的空白，首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據。
包括人類在內，地球上現存99.8%的脊椎動物都具有頜骨（上頜與下巴），統稱為有頜脊椎動物或有頜類。有頜類的出現與崛起，是「從魚到人」的脊椎動物演化史上最關鍵的躍升之一，人類的很多重要器官與身體構型，都可追溯到有頜類演化之初。然而，這一躍升具體發生在何時、何地、又是如何發生的？這些問題一直困擾著古生物學家。有頜類直到志留紀晚期（4.25億年前）才出現較完善的化石記錄，而分子鐘推斷的有頜類起源時間不晚於4.5億年前的奧陶紀晚期。因此，有頜類的早期演化存在一段至少綿延3000萬年、橫跨整個志留紀的巨大空白。
朱敏院士說，「重慶特異埋藏化石庫」和「貴州石阡化石庫」的發現，在古生物學史上第一次大規模展示了志留紀魚群特別是有頜類的面貌，揭示了早期有頜類崛起的過程：最遲到4.36億年前，有頜類各大類群已經在華南地區欣欣向榮；到志留紀晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現並開始擴散到全球，開啟了魚類登陸並最終演化成為人類的進程。
據介紹，「重慶特異埋藏化石庫」和「貴州石阡化石庫」的化石研究，將很多與人類相關的解剖學結構追溯到4.4億年前的遠古魚類，填補了「從魚到人」演化史上缺失的最初始環節，更新了對有頜類起源與崛起的傳統認知，進一步夯實了「從魚到人」的演化路徑。
朱敏院士表示，「重慶特異埋藏化石庫」和「貴州石阡化石庫」，未來還將繼續為解開圍繞有頜類起源的重重謎團做出持續貢獻。
新聞縱深
人類四肢的雛形、鯊魚的直系祖先
在這些新屬種中找到線索
「重慶特異埋藏化石庫」中，有最新發現的3種志留紀古魚新屬種：盾皮魚類的神奇秀山魚，軟骨魚類的蠕紋沈氏魚和盔甲魚類的靈動土家魚。
研究團隊歷時近三年，使用高精度CT掃描、精細三維重建、掃描電鏡元素分析、全光點陣圖像、多元統計分析在內的多種手段開展細緻研究和反覆探索，使得這些化石「吐露」了大量珍貴的解剖學信息。
蠕紋沈氏棘魚
確證鯊魚是從 「披盔戴甲」的祖先演化而來
重慶生物群中的蠕紋沈氏棘魚，是一種軟骨魚類。軟骨魚類的早期化石記錄非常稀少，且主要是微體化石。過去我國不僅沒有發現過關聯保存的志留紀軟骨魚類，而且泥盆紀及之後大的軟骨魚類完整化石也非常罕見。保存完好的沈氏棘魚實現了中國志留紀——泥盆紀軟骨魚類大化石發現零的突破。不僅如此，它同時一躍成為世界上目前發現的最早的關聯完好保存的軟骨魚類大化石，使得來自中國的化石成為揭示軟骨魚類起源的決定性證據。
研究顯示，沈氏棘魚的身體輪廓、大體形態、關鍵特徵均與早期軟骨魚類——棘魚類相似，但與其他棘魚相比，它更接近鯊魚等典型的軟骨魚類。它的棘刺非常少，只在背鰭前端有棘刺。更為令人驚訝的是，沈氏棘魚竟然擁有盾皮魚類才有的、連續包裹著整個肩帶和背部的大塊骨板，這是非常原始的特徵，過去從未在任何軟骨魚類或硬骨魚類中發現過。沈氏棘魚的發現意味著，看似柔韌靈活的鯊魚、鰩魚等軟骨魚類，竟然有「披盔戴甲」的直系祖先。
整個古生物學史的大部分時間，以鯊魚為代表的軟骨魚類一直被認為是有頜脊椎動物的原始狀態和演化「原型」。早期研究者曾經認為，盾皮魚類和硬骨魚類可能起源自類似鯊魚的祖先。近年來的一系列研究，特別是沈氏棘魚的發現，有力地證明了事實恰恰相反，鯊魚的軟骨是次生退化而來，軟骨魚類起源於「披盔戴甲」的盾皮魚類。
奇蹟秀山魚
人類枕骨 由盾皮魚頭頂骨片演化而來
朱敏院士團隊發現重慶生物群另一種有頜魚類，叫奇蹟秀山魚，它屬於盾皮魚類。
盾皮魚類是一群原始有頜類的集合，它們介於無頜的甲胄魚和更進步的硬骨魚和軟骨魚之間，對探究頜與有頜類起源具有非常重要的演化意義。但是，過去大部分盾皮魚類均發現於泥盆紀地層中，已經經過兩千多萬年的分異和特化。關於它們到底還保留了多少有頜類原始特徵，長期以來存在爭議。秀山魚在時代上大大靠近有頜類的起源時間點，它並不能被歸到任何過去已知的盾皮魚類類群中，而是糅合了多個「盾皮魚」大類的特徵。因此它與後來其他盾皮魚類共享的特徵，很可能是有頜類的原始特徵。
此外，秀山魚還擁有一些在演化上有重大意義的特點。比如，絕大多數有頜類都有可活動的頸關節，而無頜的甲胄魚類則頭與軀甲連為一體，不能活動。秀山魚雖然是有頜類，但它的頸部幾乎不能活動。所有秀山魚標本均顯示它的頭甲中間有一道橫向的裂隙，在功能上代償不可動的頸關節，使得頭能在呼吸和攝食時抬起與落下。這道裂隙將在硬骨魚中形成新的頭——頸界線，使得其後的骨片從顱頂分離出去，人類與頸部相連的枕骨即由秀山魚頭頂這道裂隙前的骨片（中央片，或稱後頂骨）演化而來。
靈動土家魚
世界上第一個具有 完整身體保存的盔甲魚類化石
在重慶特異埋藏化石群里，研究團隊找到了世界上第一個具有完整身體保存的盔甲魚類化石，並給它取了一個非常生動的名字——靈動土家魚！
屬名「土家」，主要取自化石發現地湘西土家族苗族自治州和秀山土家族苗族自治縣中的土家族；種名「靈動」，則取自該魚在死後埋藏的時候恰好保存了一個「鯉魚躍龍門」的姿態，非常的靈動。靈動土家魚的發現首次完整地揭示出盔甲魚類身體的全貌。它全身披有菱形傾斜排列的鱗列，具有適應底棲生活的扁平的腹部，在腹部中央還保存了肛門，但是沒有臀鰭；身體背部具有三個背鰭，其中前兩個背鰭彼此靠得很近，具有跟異甲魚類、花鱗魚類一樣的叉形下歪尾。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員蓋志琨表示，在靈動土家魚的腹部發現一對縱貫全身的腹側鰭褶，從頭後部一直延伸到尾尖。這是一個巨大的驚喜，因為之前人們一直認為盔甲魚類完全沒有成對的偶鰭，研究表明，這些連續鰭褶是包括人類在內的四足動物四肢的雛形。這一發現不僅為100多年前的「鰭褶理論」提供了關鍵的化石證據，而且與現代分子發育生物學的數據高度吻合。古生物化石證據與發育生物學的交叉印證，使得脊椎動物成對附肢的起源研究跟頜起源研究一樣成為演化——發育生物學的一個經典案例。
研究團隊運用計算機流體力學模擬實驗和性狀大數據等新技術方法，對土家魚的腹側鰭褶進行了綜合分析。研究人員感慨地說，魚祖先在志留紀早期就了解並利用了現代水翼船的「水翼」原理，率先演化出世界上最古老的「水翼」結構，這比人類發明水翼船整整早了4.36億年。在此後4億多年的時間裡，脊椎動物成對附肢經歷了由成對的鰭向四肢，再由四肢到翅膀（鳥類），甚至四肢又退化為「鰭」（鯨）或完全退化(蛇)等一系列演化過程。研究人員認為，盔甲魚類鰭褶演化出的附肢，是今天魚類、陸地四足動物、鳥類、鯨魚、蝙蝠，甚至人類運動的基礎。
重慶晨報·上游新聞記者 李洪鵬
