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奇异东生鱼生态复原以及脑颅三维虚拟复原图(uux.cn)

奇异东生鱼生态复原以及脑颅三维虚拟复原图(uux.cn)

  来自中科院古脊椎动物与古人类研究所,美国洛杉矶自然历史博物馆等处的研究人员在云南地区发现了距今4.09亿年的基干四足动物化石,填补了基干四足动物早期化石记录的空白,将四足动物支系的演化历史前推了1千万年,为了纪念我国泥盆纪脊椎动物的早期研究者、已故著名地质学家刘东生先生,这一化石被命名为“奇异东生鱼”。相关成果公布在Nature Communications杂志上。

  文章的通讯作者分别是古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员和卢静博士(第一作者),这项研究采用了高精度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以及相关的神经、血管等结构,揭示了基干四足动物脑的基本形态,为研究四足动物的脑演化提供了最早的参考点。

  奇异东生鱼(Tungsenia paradoxa)是最古老和最原始的基干四足动物,四足动物是动物界最高等的类群,两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类,包括人类,都属于四足动物。但很多人不知道,四足动物全类群不仅包括这些脊椎动物,也包括它们最直接的鱼类祖先。

  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。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中的热点话题。

  在这篇文章中,研究人员采用了高精度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以及相关的神经、血管等结构,科学家们认为,基干四足动物是探讨鱼类“登陆”的最关键类群。奇异东生鱼的发现不仅填补了基干四足动物早期化石记录的空白,也大大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。

  更重要的是,通过对奇异东生鱼的研究,科学家们找到了四足动物脑演化的关键证据。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。

  奇异东生鱼的内颅仍保留了大量原始肉鳍鱼类的特征,但下颌却展示出典型的、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更快。同时,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。

  此外,在奇异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,在位置与形态上都非常相似。这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。

  作为最古老和最原始的基干四足动物,奇异东生鱼的发现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。东生鱼呈现的特征组合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。