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    標題 當我們吃魚時 是在吃自己的祖先嗎？
    分類 熱點事件
    內容

    能夠在頂級期刊上發表學術論文，尤其是《Nature》和《Science》，是很多科研人員的夢想，在自然科學領域享有很高的聲譽。

    2022年9月29日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士的古魚類學術論文，不僅在《Nature》雜志上發表，還以封面文章的形式發表，一下子發表了四篇！這些研究成果的重要性可見一斑。

    6342d1436227685b05000006_10242611.jpg 《自然》封面展示了新發現的志留紀古魚類5個新屬種的立體藝術復原。制圖：張鶴明可能是因為‘從魚到人’和‘填空’這兩個詞在新聞報道中反復出現。這個基礎科研也有幸引起了大家的關注，在很多媒體平臺上搜了一下，也有了‘等一個有意思的?！慕Y果。

    作為研究團隊的一員，我也收到了很多對這項成果的關注和好奇。我深感榮幸。今天我就在網上回答一些大家比較感興趣的問題，然后試著談談在沒有專業知識的情況下如何理解這個成果。接下來，我們一起‘吃瓜’吧！

    1.一些有趣問題的答案

    首先，我在評論區收集了一些好評度很高的問題，試著根據我個人的理解來回答一下。

    問：當我們吃魚的時候，我們吃我們的祖先嗎？

    答：答案當然是否定的，人類和活魚的關系更類似于4億年前失散的遠親。我們一定在遙遠的過去的某個節點有共同的祖先，但人類和活魚選擇了兩條完全不同的道路，各自進化至今。我們和現在日常食用魚類的‘親戚關系’已經很單薄了，可以說是‘輩分’平等。

    問：為什么新聞里經常出現古生物學家在路邊工作的場景？這不是我想的！

    答：首先當然是方便。一般來說，車輛是現代野外作業的主要交通工具。開車上路時快速‘掃射’地層是很多地質學家的常用技能。其次，在地質工作中，有句老話叫‘逢溝必破’，意思是整體上水平沉積的地層，在深溝處總會受到破壞，容易發育斷層。雖然這句話在實際工作中不一定成立，但是橫截面的存在確實可以讓我們更容易的研究地層。這也是為什么古生物學家經常出現在可以暴露巖層的地方，比如建筑工地，高速公路。

    問：除了這次的五條魚之外，有沒有挖出其他的化石？

    答：除本次公布的5個新種外，同期發現的全新魚類屬種還有十余個，正處于整理和研究階段。在可預見的未來，相信會有更多來自華南的研究成果進一步填補脊椎動物進化史的空白。

    2.為什么這項研究“填補了空白”？

    大約200年前，地質學家羅德里克默奇森將威爾士和英格蘭交界處的一組巖層命名為“志留紀”。

    他在這個巖層中發現了一些魚的化石碎片，包括下顎、脊椎和鱗片。他認為這些碎片是“他們群體中最古老的”,與在覆蓋層中發現的其他化石“完全不同”。

    6342d1436227685b05000007_10242611.jpg地質學家羅德里克默奇森，圖片來源：維基百科

    隨著地質學的發展，越來越明顯的是志留紀地層中罕見的魚類化石與上覆泥盆系地層中豐富的魚類化石形成鮮明對比，被稱為‘魚時代’。

    志留紀化石的稀缺也給古生物學家所追尋的生命進化圖譜留下了很大的空白。這也讓很多人質疑進化論。

    現代古生物學家基本認為脊椎動物的進化可以追溯到大約5.39-5.2億年前的寒武紀生命大爆發。包括我們人類在內，地球上99.8%的脊椎動物都有下頜(上顎和下顎)，統稱為頜類脊椎動物或頜類。許多人體器官和身體結構都可以追溯到下頜出現之初。

    但長期以來，有頜脊椎動物早期進化一直缺乏完整的化石證據?？茖W家利用分子鐘等分子生物學方法計算了有頜脊椎動物的遺傳差異，得出頜最早分化節點不晚于奧陶紀晚期(約4.5億年前)。但如前所述，有頜脊椎動物在世界范圍內的志留紀都很少見，完整的化石屈指可數。

    直到2009年，這種困境才有了很大的改善。情況的好轉主要得益于中國科學院古脊椎動物與古人類研究所在華南地區開展的長期野外調查，以及在瀟湘動物群中發現大量晚志留世化石(距今約4.25億年)。

    此次的四篇學術論文聚焦于重慶與貴州交界處產出的一批新化石標本，讓曾經模糊不清的年代變得清晰，也無可爭議地將頜類脊椎動物的起源推向更深更老的地層，同時厘清一些標志性特征是如何演化的。

    因此，您在報告中將看到的是‘填補關鍵空白’，準確地說，是填補了世界上早志留世頜骨化石記錄中的‘古生物學史上一個頑固的重大空白’，首次為頜骨的崛起和最早的輻射分化提供了確切的證據。

    3、4篇論文的研究對象是距今5400萬年的古魚。

    如上所述，這一次的四篇學術論文集中研究了來自重慶和貴州邊境的一批新的化石標本，具體地說，是5種距今4億多年的古魚類化石。

    6342d1436227685b05000008_10242611.jpg這次公布物種列表，圖片來自參考文獻。首先是來自貴州石阡的雙排貴州齒魚(Qianodus duplicis)，因其牙螺旋上發育有一對主牙排而得名。貴州齒魚雖然只保存了一個齒旋，但其排列清晰、曲折單向生長的主齒單元明顯不同于其交錯的側齒單元和鱗翅目為代表的覆瓦狀無頜喉齒，是一個無可爭議的有頜類。

    說到牙輪，很多經常參與生物科普和游戲亞文化的同學可能第一時間會想到人氣極高的牙鯊。通過系統發育分析，貴州齒魚確實位于軟骨魚的主干，是否和其他像棘鯊一樣有齒的物種有更近的進化關系，還需要進一步研究。

    貴州齒魚的發現，將最早的頜骨牙齒化石記錄推向了1400萬年的歷史深處。

    6342d1436227685b05000009_10242612.jpg貴州齒魚的齒旋轉化石可以清晰地看到兩排主齒單元(橘色和綠色)和側齒單元(黃色)呈鋸齒形有序生長?？潭葹?.5毫米.

    與貴州齒魚的分離標本不同，新發現的梵凈山魚(Fanjingshania renovata)有數千個細分標本，包括鱗片、眶周骨、不完整的鰓骨、胸棘、胸前棘、腹棘、背棘、臀棘和中棘。

    研究人員通過細致、長期的前處理和顯微工作，從數萬個比芝麻還小的微體化石中，通過共同的組織學特征、表面紋飾、發育特征和部分保存，收集并分類出屬于梵凈山魚的標本。

    6342d1436227685b0500000a_10242612.jpg研究團隊對微體化石的處理。答：采集的巖樣需要清洗和浸泡；b:在顯微鏡下對預處理后得到的碎片進行分類。

    梵凈山魚具有板狀牙本質的組織學特征，以前只在早期軟骨魚中發現過。此外，梵凈山魚還有肩帶、中棘等一些標志性的解剖特征。根據系統發育分析結果，梵凈山魚屬于軟骨魚類-棘翅目-棘翅目。它的發現將棘翅類最早的出現時間推至志留紀白云石，也揭示了最古老鯊魚的形態結構。

    此外，梵凈山魚完整而成熟的身體結構也可以從側面說明，硬骨魚的干群應該在早志留世就已經出現，以與軟骨魚和硬骨魚的形態分化時間保持一致。

    6342d1436227685b0500000b_10242612.jpg研究小組根據組織學和表面紋飾的相同特征，鑒定出梵凈山魚的不同身體部位?？潭葹?mm。

    如前所述，志留紀脊椎動物化石稀少造成的空白，是科研人員必須跨越的險峻山峰，而重慶秀山縣‘重慶特定埋藏化石庫’的發現，無異于為我們找到了一條捷徑。

    重慶東部陸架位于華南大陸邊緣，早志留世為溫暖的濱海淺海環境，被稱為“揚子古?！?。這里可謂是生物的天堂，大量的魚類和節肢動物在這里繁衍生息。直到4.36億年前，活躍的板塊運動導致地震頻發，抬升的沉積物迅速掩埋并覆蓋了瀉湖和河流等小水域。幾億年后，掙扎的魚變成了栩栩如生的化石，這樣一個被迅速掩埋且保存完好的化石庫被研究人員稱為‘特殊掩埋’。

    科研成果豐富的化石庫，比如你可能聽說過的著名的澄江生物群，都屬于特異埋藏。在這篇集中報道中，還有兩篇學術論文來自這個新發現的‘寶庫’。

    6342d1436227685b0500000c_10242612.jpg在“重慶特殊埋藏化石庫”發現的大量化石反映了一個欣欣向榮的動物群。a:沈氏多刺魚(1a，1b)和秀山魚(2a，2b)；b:大量保存下來的魚類化石；c、Hughmilleria wangi的化石?？潭葹?毫米。

    長期以來，研究者一直認為軟骨魚比硬骨魚更原始，更接近脊椎動物進化的原始形式，而硬骨魚和盾形魚都起源于一些軟骨魚。

    但近年來一些研究提出了很多異議，沈氏棘魚的發現徹底解決了這一爭論。申氏多刺魚不僅具有與典型軟骨魚——多刺魚相似的解剖特征，還具有覆蓋肩帶和背部的大骨塊，這是珀耳帖魚所特有的。

    這一違反直覺的發現徹底改寫了近百年來人們對生命進化樹的印象，意味著軟骨魚的祖先來自有著堅硬盔甲的盾形魚。

    6342d1436227685b0500000d_10242612.jpg雖然申氏刺魚有著典型的身體結構，但它的肩帶和背部有著巨大的骨塊，這將它與盾形魚的祖先聯系在一起?？潭葹?毫米。

    來自同一報道的奇跡秀山魚(Xiushanosteus mirabilis)讓我們對盾形魚的早期進化有了更深入的了解。說到珀爾帖魚，大多數人腦海中的第一印象是生活在秀山魚之后約2000萬年的鄧氏魚。

    誠然，以地牢之魚為代表的盾形魚在泥盆紀孕育了一個擁有大量魚嘴的大家族，盾形魚的起源至今還隱藏在厚厚的帷幕中。

    6342d1436227685b0500000e_10242612.jpg鄧迪的魚的復原圖像與人體大小的對比，圖片來源：維基百科

    從年代上看，秀山魚無疑比泥盆紀的盾形魚更原始，但從解剖學上看，秀山魚混合了幾個不同盾形魚類群的特征，目前還不能歸為任何已知的盾形魚種群。如果我們把秀山魚和泥盆紀的盾形魚的特征列在一張圖中，那么它們的交集必然包含更原始的盾形魚甚至頜形魚的原始特征。

    所以，當我們在黑暗中摸索有頜脊椎動物的起源時，秀山魚的發現無疑是一盞明燈。它的光雖然不能照亮遠方的風景，但也能照亮我們腳下的路。

    6342d1436227685b0500000f_10242612.jpg秀山魚是目前發現的最古老的完整的盾形魚化石，有很多頜骨的原始特征?？潭葹?毫米。

    如果上面列出的對系統發育的貢獻看起來有點歪的話，同樣來自重慶特殊埋藏化石庫的Tujiaaspis vividus提出了一個更具體的科學問題：我們的四肢來自哪里？與之前的主角屬于顎類不同，土家魚的甲魚屬于無脊椎動物，沒有顎結構。甲魚是甲魚的一種，其特點是頭甲完整而巨大。同時也是一個‘土著色彩’濃厚的群體。它主要分布在中國南部和越南，遍布世界各地。

    顧名思義，科學家發現的大部分甲魚化石都有堅固且易于保存的頭部，而柔軟的軀干部分非常罕見。得益于特定埋藏的形成機制，聰明土家魚是世界上第一個尸體保存完整的甲魚化石。很多科普愛好者都知道陸生生物的四肢來自肉食性魚類的側鰭(胸鰭和臀鰭)，但是魚類的側鰭從哪里來呢？

    通過近年來分子生物學和胚胎學的研究，研究人員發現奇鰭(背鰭)與側鰭具有相同的基因調控機制，進而逐漸提煉出一個假說，即側鰭的起源與奇鰭相似，都是由一個貫穿全身的褶皺演化而來，這就是‘鰭褶皺理論’。

    在土家魚的腹部，我們發現了一對貫穿全身的腹鰭褶皺，這無疑為學界長期討論的附肢起源的‘鰭褶皺說’提供了關鍵證據。研究小組利用流體力學對其進行了進一步分析。計算流體力學表明，鰭褶可以利用水流產生升力來抵消自身的重力，而無需標志性的差異化橫向鰭。這一發現從功能機制上提出了脊椎動物成對附肢起源的新假說。

    另外需要注意的是，雖然屬于無顎類，但甲魚和無顎類的進化關系比現在的無顎類(如盲鰻和七鰓鰻)更近，現在的無顎類也絕不是甲類的進化后代。

    6342d1436227685b05000010_10242612.jpg土家魚是一種罕見的有身體部分的裝甲魚化石，其遍布全身的褶皺為科學家探索附肢的起源提供了明確的證據?？潭葹?mm。

    最后，請允許我引用本期《Nature》的評論，密歇根大學教授馬特弗里德曼(Matt Friedman)的一句話作為本文的結尾：‘無論是在理論發展還是時間線的完善上，一個令人興奮的早期頜骨進化研究的新時代已經到來，我們正處于它的起點?！?

         當我們吃魚時 是在吃自己的祖先嗎？綽穩如泰山綽千鈞一發有余3. 青春太好以至于做什么事都覺得浪費?！岸乙f：”正因為青春如此好，所以做什么事都不必言悔。更多表示“決心”的高級句型：13.天作孽，猶可違；自作孽，不可活。    歸云一去無蹤跡，何處是前期？狎興生疏，酒徒蕭索，不似去年時。醉和金甲舞，雷鼓動山川。重慶,生物,中國科學院,威爾士,研究所In any event, the advertisement provides no justification for the mutually exclusive choice that it imposes on the writer.
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