4篇nature，5条鱼，“从鱼到人”探源研究取得重大突破
The following article is from 科学大院 Author 科学大院
中国科学院官方科普平台。前沿、权威、有趣、有料。
正文共4372字，预计阅读时间约为12分钟。
如果没有颌，生命将不可想象；没有它，巨大的噬人鲨、凶残的恐龙、狰狞的剑齿虎和喋喋不休的人类将一无是处。颌的起源可能是脊椎动物进化史上最为重要和意义深远的一次演化事件。
文章来源 | 科学大院（id：kexuedayuan）
撰文 | 张文韬
审核 | 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所
一个空白
包括人类在内，地球上现存99.8%的脊椎动物都具有颌骨，统称为有颌脊椎动物或有颌类。有颌类的出现与崛起是“从鱼到人” 的脊椎动物演化史上最关键的跃升之一，人类的很多重要器官与身体构型都可追溯到有颌类演化之初。
然而，有颌类直到志留纪晚期（4.25亿年前）才出现较完善的化石记录，而分子钟推断的有颌类起源时间不晚于4.5亿年前的奥陶纪晚期，因此，有颌类的早期演化存在一段至少绵延三千万年、横跨整个志留纪的巨大空白。
古脊椎动物学巨擘阿尔弗雷德·罗美尔曾经将其称为“古生物学史上一个顽固存在的重大空白”（“A persisting major gap in our paleontological record”, A.S. Romer, 1967, Science）。
由于这个空白的存在，尽管我们知道有颌类在志留纪已经存在，但对它们到底长什么模样，有多大，处于什么生态位，彼此之间如何演化等问题一无所知，甚至不能确定志留纪地层中发现的零星棘刺、鳞片是否属于有颌鱼类。
化石实证的缺失使得有颌类的起源与崛起（脊椎动物演化史中最关键的跃升之一）过去一直笼罩在重重迷雾之中，有颌类在其出现的前三千万年一直是一个“幽灵支系”。
两个化石群
近十年来，朱敏团队踏遍我国志留纪地层可能含鱼的二百多个地点，终于在华南志留纪早期地层中发现“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”，发现大量特异埋藏保存的完整志留纪早期鱼类化石，找到了破解有颌类崛起与最初辐射分化之谜的钥匙。
【左右滑动看野外照片】
“贵州石阡化石库”时代为志留纪兰多维列世埃隆期最晚期，约4.39亿年前，含有数量多、保存好的有颌类微体化石，其中含有所有有颌脊椎动物中已知最古老的牙齿。
“重庆特异埋藏化石库”时代为志留纪兰多维列世特列奇期，约4.36亿年前，是目前世界上唯一保存志留纪早期完整有颌类化石的特异埋藏化石库，堪称“鱼类的黎明”。
这是继澄江生物群、热河生物群之后，又一个在我国发现的、为探索生命之树演化重要节点提供大量关键证据的世界级特异埋藏化石库，将完整有颌类的化石记录前推了1100万年，将若干人类身体结构的起源追溯到4.36亿年前的化石鱼类中。
重庆特异埋藏化石库中发现的古鱼化石不仅数量众多、种类齐全，而且保存十分完整、精美，我们得以一窥志留纪初期脊椎动物特别是有颌类的全貌。
五条鱼
这次的研究成果展示了一批保存完好的鱼类化石。团队应用高精度CT、性状大数据分析、流体动力学模拟等新技术新方法，向世界首次展示出最早有颌类的牙齿、头部、身体以及偶鳍的雏形等过去完全未知的最早有颌类身体结构与解剖学信息，为解答 “从鱼到人” 探源最初阶段的一系列重要科学问题提供了确凿证据，改写了有颌脊椎动物早期演化历史的各个方面。
下面我们介绍一下本次亮相的五种鱼
1.有颌的奇迹秀山鱼
（Xiushanosteus mirabilis）
奇迹秀山鱼三维复原（拟石科技制作
命名故事：秀山以发现地命名；奇迹指志留纪早期完整有颌鱼类奇迹般的发现。
2.有颌的蠕纹沈氏棘鱼
（Shenacanthus vermiformis）
蠕纹沈氏棘鱼三维复原（拟石科技制作）
命名故事：沈氏是为了纪念著名作家沈从文，化石发现地在他最著名的小说《边城》原型附近；蠕纹指这条鱼大块骨板上蠕虫状纹饰。
3.无颌的灵动土家鱼
（Tujiaaspis vividus）
灵动土家鱼正型标本照片（彭礼健摄）及解释性素描（史爱娟绘）
命名故事：属名“土家”主要取自化石发现地湘西土家族苗族自治州和秀山土家族苗族自治县中的土家族；而种名“灵动”，则取自该鱼在死后埋藏的时候恰好保存了一个“鲤鱼跃龙门”的姿态，非常灵动。
4.有颌的双列黔齿鱼
（Qianodus duplicis）
双列黔齿鱼三维复原（拟石科技制作）
命名故事：属名中“Qian”取自贵州省简称“黔”的拼音，-odus是希腊语牙齿的后缀；种名“duplicis” 源自拉丁语duplex，相当于英语中的double，意指该属种的齿旋具有一对主齿列。
5.新塑梵净山鱼
（Fanjingshania renovata）
新塑梵净山鱼三维复原（拟石科技制作）
命名故事：属名Fanjingshania源自佛教名山梵净山，与化石发现点同处黔东北，种名renovata是英文renewal的拉丁语化，译为“新塑”，意指这个物种膜质骨骼的再生发育机制。
无数个未来……
“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”的发现在古生物学史上第一次大规模展示了志留纪鱼群特别是有颌类的面貌，揭示了早期有颌类崛起的过程：最迟到4.4亿年前，有颌类各大类群已经在华南地区欣欣向荣；到志留纪晚期，更多样、更大型的有颌类属种出现并开始扩散到全球，开启了鱼类登陆并最终演化成为人类的进程。
对“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”的化石研究，将很多与人类相关的解剖学结构追溯到4.4亿年前的远古鱼类，填补了“从鱼到人”演化史上缺失的最初始环节，更新了对有颌类起源与崛起的传统认知，进一步夯实了“从鱼到人”的演化路径。
国际古脊椎动物学会前主席、澳大利亚弗林德斯（Flinders）大学约翰·朗（John Long）教授了解了团队的上述工作后，撰文称“这确实是令人惊叹、改变演化格局的化石发现，改写了有颌脊椎动物早期演化历史的几乎所有方面”。
可以预见， “重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”未来还将继续为解开围绕有颌类起源的重重谜团做出持续贡献。
最后问大家一个小问题：
颌骨有什么用处？
除了“吃”你还能想到啥？
本文图片均由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所提供
4篇研究论文信息：
[1] Zhu Y A(朱幼安), Li Q(李强), Lu J(卢静), Chen Y(陈阳), Wang J H(王建华), Gai Z K(盖志琨), Zhao W J(赵文金), Wei G B(魏光飚), Yu Y L(余逸伦), Ahlberg P E*, Zhu M. (朱敏)* 2022. The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China (中国志留纪早期最古老完整有颌脊椎动物). Nature.
[2] Gai Z K(盖志琨), Li Q(李强), Ferrón H G, Keating J N, Wang J Q(王俊卿), Donoghue P C J*, Zhu M. (朱敏)* 2022. Galeaspid anatomy and origin of vertebrate paired appendages(盔甲鱼解剖学与脊椎动物成对附肢的起源). Nature.
[3] Andreev P S(安爵辅), Sansom I J, Li Q(李强), Zhao W J(赵文金), Wang J H(王建华), Wang C C(王俊杰), Peng L J(彭礼健),, Jia L T(贾连涛), Qiao T(乔妥), Zhu M(朱敏)*. 2022a. The oldest gnathostome teeth(最古老有颌类牙齿). Nature.
[4] Andreev P S(安爵辅), Sansom I J, Li Q(李强), Zhao W J(赵文金), Wang J H(王建华), Wang C C(王俊杰), Peng L J(彭礼健), Jia L T(贾连涛), Qiao T(乔妥), Zhu M(朱敏)*. 2022b. Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China(华南志留纪早期多棘刺软骨鱼). Nature.
本文经授权转载自公众号“科学大院”（ID: kexuedayuan）