近日,中國科學院召開“從魚到人”探源研究重大成果新聞發布會。這次發布會的起因來源于朱敏團隊在重慶、貴州等地志留紀早期距今約4.4億年的地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”,填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄這一“古生物學史上一個頑固存在的重大空白”,首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據。
一直以來,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。然而,由于化石實證的缺失使得有頜類的起源與崛起,過去一直籠罩在重重迷霧之中,有頜類在其出現的前三千萬年一直是一個“幽靈支系”。此次朱敏院士團隊的重大發現,有望揭開這些謎團。
那這篇研究究竟說了個啥,今天就來和大家聊聊。
01,人類和魚相似的地方嗎?
哈哈哈,不僅僅是魚到人,恐龍也得起來磕個頭,大熊貓、東北虎、大白鯊手牽手來給老祖宗上香。對于這個研究,如果你想找和我們人類相似的,大概也就是:
1,脊椎 (這個魚是脊椎動物)
2,上下巴(上頜和下巴,也是本次主要發現,有頜類)
3,脖子(秀山魚是過渡類型,有了一道裂縫可以讓頭活動,而這以后會是脊椎動物的脖子)。
其他就別想了,這可是4.4億年前啊,而我們哺乳類占據生態位,這期間要經歷:魚類走上陸地,爬行類統治地球這4億年,直到白堊紀末期,也就是6000萬年前,而那個時候,我們人類的祖先大概還只有老鼠大小,長得也和松鼠也挺像。
所以你要想尋找現代人類的痕跡,可能從它身上更容易些。
這種填補進化史空白的發現,自然值得4篇Nature,也值得一個封面
02,這個研究到底發現了什么?
那這個研究到底發現了什么?簡單地說,就是發現有頜類起源的證據。
啥叫有頜類?通俗的理解就是嘴分為上下兩部分,就是上頜和下巴(也有人叫上巴和下巴,反正是對應的,開心就好),這個結構在學術上叫頜,你想一想,是不是自然界中好多生物都是這種嘴結構?
對,沒錯,在我們常見的脊椎動物里,99.8%的都屬于這一類,就是有頜類。
ps:頜是指構成口腔上部和下部的骨頭和肌肉組織。上部叫上頜,下部叫下頜。
但是因為對于更古老的動物來說,肌肉組織形成化石太難了,所以一般更關注骨骼結構留下的化石。
上下巴這種叫法,開心就好,反正本來叫上頜下頜,人類把下頜叫下巴,那上頜叫上巴好像也沒毛病。既然能夠在脊椎動物如此廣泛地分布,那么一定有一個很早的起源。
在這之前,科學家們發現了兩類生物。
1,無頜類。這是最古老的動物種類,就是沒有上下頜。
2,已經完全有了上下頜的。這是后來幾乎所有脊椎動物的類型,基本上都是這種上下嘴的類型。
03,奇跡秀山魚特別在什么地方?
而奇跡秀山魚的發現,讓科學家們找到了這個過渡類型。下圖就是我們需要尋找的過渡類型示意(注意,圖中黃色那個東西不是頜,是頭蓋骨)
而這次科學家們,在重慶秀山找到了這種罕見的過渡階段存在。這是發現的地方,重慶秀山。其中c圖是當地地質環境示意圖,D圖是想象中當年埋葬這些魚類的過程
在這個地方,找到了完整的魚,也就是奇跡秀山魚。如下圖,左側是化石,右側是結構解析。
這種魚,相比于以前的魚,大不一樣了,就是多了點結構,那就是頜。
不過也真佩服做地質的科學家,這都能看出來,當然,他們是借助了很多高超工具進行解讀,比如高精度CT掃描、精細三維重建、掃描電鏡元素分析、全光位圖像、多元統計分析在內的多種手段,最終才發現了這些真相。
就像下圖這樣子,就是 MicroCT scanning逐步掃描發現結構的過程。
而復原起來,就是下面這個樣子。
我們來再回顧一下這個過程,最開始的嘴是沒有頜的,只有頭上一塊頭骨,硬硬的,
然后長出了上下巴兩塊骨頭,從此上下巴開合就可以更好地咀嚼食物了。
此外,這個秀山奇跡魚還是很特殊的,那就是,它的脖子是個過度階段。
成熟的有頜類是有可以活動的頸關節,大家想想下自己可以隨時扭頭對吧,這就是頸關節在發揮作用。
而完全的無頜類,則是不能活動的。比如甲胄魚,頭部是不能扭動的,想調頭調整方向,那就幾乎要驅動整個上半身來動彈。
但是奇跡秀山魚是介于二者之間。不能全動,也不是完全不能動,而是頭甲中間有一道橫向的裂隙,這可以一定程度上起到頸關節的作用。
這樣他的頭就可以相對于身體單獨的動了,捕食就更加方便了,圖中那個秀山魚頭頂這道裂隙前的骨片,對應的就是咱們人類的枕骨。
有時候想想,咱老祖宗當年可是耗費了千萬年才成功地長出了脖子,這過程要經歷頭盔裂開的過程,只為了讓頭部動起來,這樣才能上下活動呼吸捕食。
可是今天咱們人類啊,一直盯著屏幕維持一個角度,來了個復古動作,這和無頜類不能動頭很類似了,結果還搞出了頸椎病,感慨吶。
這種超遙遠時代的發現,是非常依賴于化石的,所以每次發現化石群,那絕對是一個巨大的推動,而且這東西,還是可遇不可求的。這發現對應這個時間段,很多時候就是全世界獨一份。
這次重慶生物群,是繼繼澄江生物群、熱河生物群之后又一次重大發現,未來估計還能誕生一大堆重大發現。
對了,古生物學屬于地學領域哈,有興趣的,可以試試眼力。
當然這個地方其實發現了還有很多,如下圖,看看你的眼力,能不能從左邊的化石里認出動物并將其對應在右圖?
來源: 李雷