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科学家发现四亿年前东生鱼化石 |
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将四足动物支系演化史推前1000万年 |
奇异东生鱼生态复原图（古脊椎所Brian Choo绘制）以及脑颅三维虚拟复原图
通常认为，在3.7亿年前的晚泥盆世，基干四足动物中的一支登上陆地，衍生出最早的陆生脊椎动物，并最终演化为人类。不过，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员朱敏等人在今天出版的《自然—通讯》杂志上报道称，他们发现了距今约4.09亿年、迄今最古老的基干四足动物化石——奇异东生鱼，从而将四足动物支系的演化历史前推了1000万年。
据介绍，四足动物支系包括传统定义的四足动物——陆生脊椎动物和与它们亲缘关系最近的化石鱼类，如“骨鳞鱼类”、三列鳍鱼类和希望螈类等，后者也被称为基干四足动物。
作为探讨鱼类登陆的最关键类群，基干四足动物的演化一直是古生物学与演化生物学研究的热点。 近年来，古生物学家在全球各地陆续发现并报道了一些已具有早期两栖类特征的鱼形基干四足动物。这些过渡型化石的发现，填补了从鱼到两栖动物的演化缺环，为研究四足动物由水到陆过程中关键特征的演化，如四肢的起源、中耳的形成等，提供了宝贵的证据。
然而，长期以来，由于受化石材料所限，学界对于更早期的基干四足动物研究并不充分，颅腔结构、重要特征的演化序列等不少问题仍未厘清。
此次报道的奇异东生鱼化石发现于云南昭通早泥盆世地层中，距今约4.09亿年。研究人员将其属名命名为奇异东生鱼，是为了献给中国泥盆纪脊椎动物的早期研究者、已故地质学家刘东生。
他们利用高精度X射线断层扫描和计算机三维虚拟重建技术，复原了东生鱼的颅腔及相关的神经、血管等结构，揭示了其脑部的基本形态。
研究发现，东生鱼的内颅仍保留大量原始肉鳍鱼类的特征，但下颌展示出典型的，甚至是非常进步的四足动物特征，表明东生鱼下颌的演化速率较内颅的更快。
同时，通过扫描重建得到的东生鱼脑腔结构，呈现出奇异的镶嵌组合型式，兼具原始有颌类的特征与典型陆生脊椎动物的特征，为研究四足动物的脑演化提供了最早的参考点。对东生鱼脑部结构的研究还显示，某些与脊椎动物陆地生活相关的重要脑部特征，在四足动物演化的最初期就已经出现。
此外，研究人员在东生鱼垂体窝前部发现一对前伸的突起，与现生四足动物特有的腺垂体结节部在位置与形态上均非常相似，这也指示了四足动物脑部的某些重要变化可能在其演化初期，即远在它们爬上陆地之前就已经完成。
东生鱼呈现的特征组合还表明，四足动物在其早期演化中相对保守，但在泥盆世中期会经历一次非常快速的分化阶段，陆生脊椎动物的出现正是这次快速分化的产物。
研究人员表示，作为最古老和最原始的基干四足动物，奇异东生鱼的发现填补了基干四足动物早期化石记录的空白，极大地缩短了四足动物与肺鱼两大支系化石记录之间的年代鸿沟，对追溯包括人类在内的四足动物祖先的演化历程将具有重要影响。（来源：中国科学报 洪蔚）
