今天小編分享的科學經驗：4億多年前的古魚化石在重慶被發現！“從魚演化到人”，又添新證據，歡迎閱讀。
近日，一項發表在《古脊椎動物學報》（Vertebrata Palasiatica）上的研究成果吸引了大家的注意：成果的主角是來自重慶特異埋藏化石庫中的一種真盔甲魚類——雙叉苗家魚（Miaojiaaspis dichotomus）。屬名中，" 苗家 " 來源于苗族，是秀山土家族苗族自治縣的主要少數民族之一；" 雙叉 " 則用來描述其側橫管末端分叉這一特征。
雙叉苗家魚是在重慶市東南部，距今約 4.36 億年的志留紀蘭多維列世特列奇期迴星哨組被發現的，正型标本為一件連接軀幹的不完整頭甲化石，現收藏于重慶地質礦產研究院，标本号為 CIGMR V0125a 和 CIGMR V0125b。
雙叉苗家魚頭甲背側復原圖。圖片來源：參考文獻 [ 1 ]
盔甲魚還分真假嗎？
雙叉苗家魚是一種真盔甲魚類。看到這裡，很多人肯定有這種疑問，難道還有假盔甲魚類？很遺憾，沒有假盔甲魚類，不過有其他的盔甲魚類。
要講清楚它們的情況，還要從無颌類說起。
無颌類是一類沒有上下颌、具有單一外鼻孔的類群。除去現生無颌類（代表為盲鳗和七鰓鳗），已經滅絕的無颌類可以分為兩大類别——昆明魚類和甲胄魚類，甲胄魚類占據了無颌類中的絕大多數，在當時構成了脊椎動物的主體。
盔甲魚類是甲胄魚類中極度繁盛的類群之一，在分類地位上處于早期脊椎動物演化的一個關鍵節點，能夠為有颌類起源提供關鍵性的化石證據。除去幾個基幹類群外，盔甲魚類可以分為三個單系類群，依據分化時間的先後，分别為真盔甲魚類、多鰓魚類和華南魚類。
盔甲魚類是一個具有濃厚地方色彩的類群，目前絕大多數的盔甲魚類僅發現于中國和越南北部。真盔甲魚類是盔甲魚類中的一個單系類群，自 4.3 億年前和基幹類群分化後，一直延續到早泥盆世布拉格期（距今約 4.1 億年），真盔甲魚類個體普遍較小，頭甲呈三角形，或有吻突。
化石發現又在重慶？
重慶無颌類化石的發現，最早可以追溯到 1962 年，地點在重慶市秀山土家族苗族自治縣水源頭村。湖南省區測隊在該地區的一塊滾石上發現了一塊無颌魚類化石，後經過劉時藩先生命名為 " 秀山真盔甲魚（Eugaleaspis xiushanensis）"，由于秀山真盔甲魚的許多特征都和盾魚屬十分相似，2012 年将其重新命名為 " 秀山盾魚（Dunyu xiushanensis）"。
2019 年，李強老師在秀山縣洪安鎮邊城村附近意外發現了一塊完整對開的有颌魚類化石——袖珍邊城魚（Bianchengichthys micros），于 2021 年在《當代生物學》上發表了相關研究成果。
2022 年，陳陽等人描述了來自秀山縣湧洞鎮迴星哨組的第一塊、也是當時最古老的真盔甲魚類材料——濱海湧洞魚（Yongdongaspis littoralis），這一新材料彌補了中華盔甲魚和真盔甲魚簇（eugaleaspid cluster）之間的形态學鴻溝，具有重要的學術意義。
2022 年 9 月，《自然》雜志以封面文章形式同期發表了朱敏團隊及其合作者的四篇學術論文，其中的奇迹秀山魚（Xiushanosteus mirabilis）、靈動土家魚（Tujiaaspis vividus）和蠕紋沈氏棘魚（Shenacanthus vermiformis）都來自重慶特異埋藏化石庫，本次新發現的雙叉苗家魚也來自于此。
靈動土家魚化石照片。圖片來源：參考文獻 [ 2 ]
雙叉苗家魚哪裡特别？
與其他發現于重慶特異埋藏化石庫的化石材料相似，雙叉苗家魚的體型較小，頭甲的長度約 2cm，除頭甲以外，雙叉苗家魚還保留了部分軀幹，沿着軀幹的腹側邊緣，有明顯的相互疊覆的 V 形外骨骼骨單元，稱" 腹側鳍褶 "，這與靈動土家魚中發現的腹側鳍褶在很大程度上相同，表明這一結構可能廣泛存在于盔甲魚類當中。
此外，根據系統發育分析結果，雙叉苗家魚和靈動土家魚組成了一個單系類群——土家魚科。
它還為偶鳍究竟如何起源這一問題提供了關鍵證據。
目前有充分的化石證據和胚胎證據表明，人類四肢是從魚類的偶鳍演化而來，但是偶鳍究竟從何而來？
有兩個可以追溯到 19 世紀的假說，對偶鳍的演化做出了推測：鰓弓假說（gill-arch hypothesis）和鳍褶假說（fin-fold hypothesis）。鰓弓假說認為，鰓弓是偶鳍的前身；鳍褶假說則認為，偶鳍來源于早期魚類演化中的一對縱觀體壁的腹側鳍褶。
偶鳍起源的兩種假說：A. 鰓弓假說；B. 鳍褶假說。圖片來源：參考文獻 [ 3 ]
前面提到，此次發現的雙叉苗家魚和 2022 年報道的靈動土家魚具有大體相同的腹側鳍褶，這兩條古魚為鳍褶理論提供了最關鍵、最直接的證據。
值得注意的是，縱觀全身的腹側鳍褶，它們因為沒有肌肉和内骨骼的支撐，實際上并不能進行自由活動。那麼這一結構的功能是什麼？又如何解釋？
研究團隊曾對靈動土家魚采用計算流體力學模拟實驗，讓帶有鳍褶和不帶鳍褶的靈動土家魚在三維虛拟模型中分别在不同流速、不同仰角的情況下進行腹側鳍褶的功能分析。結果顯示，除 0 ° 仰角情況外，這對腹側鳍褶能夠為土家魚提供可觀的升力，甚至能夠與自身重力相抵消。這樣的功能對于盔甲魚類這類底栖的遊泳者來說十分重要。
" 從魚到人 " 的演化故事
新的化石證據得益于科研工作者們的不懈努力，使得 " 從魚到人 " 的故事越來越完整，許多懸而未決的脊椎動物演化問題和空白也得到揭示和填補。雙叉苗家魚的發現是偶鳍理論的又一化石證據，同時也暗示了腹側鳍褶這一結構可能廣泛存在于盔甲魚類當中。
許多人依然對 " 從魚到人 " 有不少疑問和困惑，甚至有人說 " 從魚到人 " 太荒唐了。根據目前的研究，" 從魚到人 " 的演化歷程始于大約 5 億年前，要正确理解、認同這一演化歷程，确實不容易，需要站在百萬年、千萬年的時間尺度上去認識、理解。
不過，好在這一巨大的時間跨度在地質歷史時期留下了恢弘的脊椎動物演化篇章。" 從魚到人 " 的演化不是瞬間的，是一步一步從魚類到兩栖類、爬行類、哺乳類，最終到我們人類的過程。相信我們還會發現更多證據來證明這一演化歷程，也歡迎更多朋友關注古生物學，和我們一起發現數億年前真實存在過的生命和它們的故事。
參考文獻
[ 1 ] CHEN Yang, LI Qiang, ZHOU Zheng-Da, SHAN Xian-Ren, ZHU You-An, WANG Qian, WEI Guang-Biao, ZHU Min. A new genus of galeaspids ( jawless stem-Gnathostomata ) from the early Silurian Chongqing Lagerst ä tte, China. Vertebrata Palasiatica, DOI: 10.19615/j.cnki.2096-9899.240820.
[ 2 ] Gai, Z., Li, Q., Ferron, H. G., Keating, J. N., Wang, J., Donoghue, P. C. J., & Zhu, M. ( 2022 ) . Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages. Nature, 609 ( 7929 ) , 959-963.
[ 3 ] Pieretti, J., Gehrke, A. R., Schneider, I., Adachi, N., Nakamura, T., & Shubin, N. H. ( 2015 ) . Organogenesis in deep time: A problem in genomics, development, and paleontology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112 ( 16 ) , 4871-4876.
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出品丨科普中國
作者丨李懋坤
監制丨中國科普博覽
責編丨董娜娜
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