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  四亿多年前生活在中国南方海洋的曙鱼生态复原图及脑颅三维虚拟复原图。 Brian Choo绘

  一百年来,颌的起源以及究竟谁是有颌脊椎动物最近的祖先,一直困扰着全世界的脊椎动物研究者。

  在关于脊椎动物颌的起源研究中,有两种鱼扮演着重要的角色——骨甲鱼和盔甲鱼。

  此前,科学家们认为,骨甲鱼是有颌脊椎动物最近的姊妹群,而盔甲鱼是介于现生无颌与有颌脊椎动物之间的过渡类群。

  不过,中科院古脊椎动物与古人类研究所的研究员盖志琨等最近发现,挖掘于我国南方地区的盔甲鱼拥有两个背鳍、巩膜骨化,并且具有眶鼻间隔、筛骨突等颅桁衍生构造,化石外形显示其可能也有上歪尾。

  这些证据进一步表明:盔甲鱼有可能取代骨甲鱼,成为离有颌脊椎动物最近的姊妹群,从而有可能改变存在40多年的脊椎动物演化框架。相关研究成果日前在《科学通报》第21期以封面文章的形式刊发。

  “哪一类无颌类动物与有颌脊椎动物的共同点多,哪一类就是后者的祖先。”盖志琨向《中国科学报》记者介绍说。

  外骨骼、骨细胞的软骨外成骨、巩膜环、胸鳍和上歪尾,这是骨甲鱼具有现生有颌类的五个关键特征。

  研究骨甲鱼的科学家也因此判断骨甲鱼是离有颌脊椎动物最近的姊妹群,并在上世纪据此构建了脊椎动物演化框架。

  但是,此次盖志琨等研究人员通过化石发现盔甲鱼有两个背鳍,也有巩膜骨化,化石外形显示可能也有上歪尾。

  而且,他们还发现,在探讨颌的起源及相关问题上,较之于骨甲鱼类,盔甲鱼类在很多方面是一个更好的对比模型。

  “除了具有眶鼻间隔、筛骨突等颅桁衍生构造外,盔甲鱼类还与有颌脊椎动物共有其他一些近裔性状,如与大脑半球分离的嗅球、独立的嗅束、端神经、成对侧位的鼻囊、鼻垂体分离、垂体管开向口腔等。”盖志琨介绍说。

  关于盔甲鱼是否具有骨细胞的软骨外成骨在学术界尚无定论这一问题,盖志琨则认为,这一特征是否能成为有颌脊椎动物祖先的证据还有待讨论。“有颌类的鲨鱼也没有骨细胞的软骨外成骨。”

  据此,盖志琨表示,以上证据大大增加了盔甲鱼类取代骨甲鱼类而成为有颌脊椎动物姊妹群的可能性。

  除了证明盔甲鱼具有更多有颌脊椎动物特征外,此次盖志琨等开展的研究还有意外的收获。

  他们还发现,鼻垂体复合体的分裂可能也是双鼻孔起源前的一次主要事件,它允许刺猬基因家族调控鼻基板的发育,从而形成侧位的鼻囊。

  实际上,2011年,盖志琨曾在英国《自然》杂志上报道了关于颌起源的初步研究。当时,他利用同步辐射X射线断层扫描和计算机三维虚拟重建技术对盔甲鱼进行内部扫描与三维虚拟重建,发现盔甲鱼的鼻垂体复合体是分裂的,比骨甲鱼的发育更近一步。

  此项成果为颌演化异位理论提供了化石证据,为研究脊椎动物颌的起源带来了新的曙光,盔甲鱼也因此得名“曙鱼”。

  不到一年的时间,这篇发表在《自然》杂志上的论文已被引用五次。

  今年,盖志琨也因在该研究领域的突出表现而被北美古脊椎动物学会授予发展中国家青年科学家奖。他的论文摘要也从上千篇高质量论文摘要中脱颖而出,入选将于10月举行的72届北美古脊椎动物学会年会的十篇精选摘要,并将在年会主办方召开的新闻发布会上被重点推介。

  “这说明我们的研究已经受到了同行的认可。”盖志琨说,“但是要改变一个被大家接受了40多年的框架,需要时间、需要耐心,我们要逐个击破。”(记者 孙爱民)