英國《自然》雜志5月4日刊發(fā)了中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所所長朱敏研究員、美國肯恩大學(xué)教授于小波等人,,在硬骨魚類起源與演化上的最新研究成果,,這一成果,,提供了研究硬骨魚類起源與早期演化的關(guān)鍵特征,揭示了輻鰭魚類和肉鰭魚類共同祖先的形態(tài)模式以及整列層結(jié)構(gòu)的逐步產(chǎn)生過程,。
硬骨魚類,,或者說硬骨脊椎動(dòng)物,包括輻鰭魚類和肉鰭魚類(包括空棘魚類,,肺魚類以及它們登上陸地的后裔——包括人類在內(nèi)的四足動(dòng)物)?,F(xiàn)生硬骨魚類或硬骨脊椎動(dòng)物大約5萬個(gè)物種,占脊椎動(dòng)物的現(xiàn)生物種數(shù)的98%,,其中輻鰭魚類和四足動(dòng)物各占一半?,F(xiàn)生肉鰭魚類和輻鰭魚類之間存在著不可逾越的形態(tài)鴻溝,桎梏了對(duì)于硬骨魚類的起源與演化的研究,。近年來,,對(duì)于早期輻鰭魚類及早期肉鰭魚類化石的研究,雖然縮短了兩者之間的形態(tài)差距,,但是并沒有消逝硬骨魚類兩大支系之間的巨大鴻溝,。對(duì)于肉鰭魚類如何產(chǎn)生覆蓋在膜骨表面的整列層結(jié)構(gòu),更是一個(gè)未解之謎,。
化石證據(jù)是開展硬骨魚類起源與演化研究取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵,,朱敏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組長期以來一直致力于化石證據(jù)的尋找。
在2001年和2002年云南曲靖的野外工作中,,朱敏等人獲得了大量的硬骨魚類化石材料,。其中有4件標(biāo)本產(chǎn)自距今約4.05億年前的早泥盆世地層中,其顱頂甲特征與原始輻鰭魚類相似,,但其顱頂甲表面具有與原始肉鰭魚類化石類似的粗糙小孔,,這立刻吸引了研究人員的眼光。此后三年多的時(shí)間里,,朱敏等人對(duì)這些標(biāo)本進(jìn)行了深入研究并將其命名為晨曉彌曼魚,。屬名“彌曼”,以中國科學(xué)院院士張彌曼命名,,獻(xiàn)給了這位中國肉鰭魚類研究的開拓者,,種名“晨曉”則取開始、開端之意,,喻其處于硬骨魚類祖先位置,,也象征其為硬骨魚類起源研究的黎明曙光并為之帶來希望。
晨曉彌曼魚兼具原始輻鰭魚類和原始肉鰭魚類的特征,,既有類似輻鰭魚類的顱頂甲,其膜骨(不經(jīng)過軟骨階段而直接形成的硬骨)表面又覆蓋有類似整列層的組合結(jié)構(gòu),。整列層是肉鰭魚類所獨(dú)有的特征結(jié)構(gòu),,位于膜骨或鱗片表面,。標(biāo)準(zhǔn)的整列層結(jié)構(gòu),或者說是與肉鰭魚類進(jìn)步類型的整列層結(jié)構(gòu),,是由孔管系統(tǒng)(一種四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu))和單層的釉質(zhì)-齒質(zhì)結(jié)構(gòu)組成,。與之對(duì)應(yīng)的,在輻鰭魚中是多層的釉質(zhì)—齒質(zhì)結(jié)構(gòu),,而這種結(jié)構(gòu)也存在于現(xiàn)已絕滅的棘魚類中。與標(biāo)準(zhǔn)的整列層結(jié)構(gòu)所不同的是,晨曉彌曼魚的類整列層結(jié)構(gòu)雖然具有整列層結(jié)構(gòu)的孔管系統(tǒng),,但其表層是一種多層的釉質(zhì)—齒質(zhì)結(jié)構(gòu),,而非單層結(jié)構(gòu)。這說明彌曼魚的多層釉質(zhì)—齒質(zhì)結(jié)構(gòu)是一種原始的特征,,而肉鰭魚類進(jìn)步類型整列層結(jié)構(gòu)的獲得,,先是孔管系統(tǒng)的獲得,然后才是單層結(jié)構(gòu)的獲得,。彌曼魚獨(dú)特的特征組合提供了硬骨魚類起源,、演化的關(guān)鍵信息,揭示了硬骨魚類祖先形態(tài)模式和整列層結(jié)構(gòu)的獲得是逐步產(chǎn)生的,。對(duì)于整列層孔管系統(tǒng)的生物學(xué)功能,,長久以來爭論不休,有學(xué)者認(rèn)為孔管系統(tǒng)是生物體的脈管系統(tǒng)在生物體死后留下的痕跡,,也有學(xué)者認(rèn)為孔管系統(tǒng)是神經(jīng)或腺體結(jié)構(gòu)在生物體死后留下的痕跡,。彌曼魚的發(fā)現(xiàn)為脈管假說提供強(qiáng)有力的證據(jù)。在此基礎(chǔ)上,,朱敏等人對(duì)晨曉彌曼魚進(jìn)行了系統(tǒng)學(xué)分析,,認(rèn)為其代表了迄今所發(fā)現(xiàn)的最為原始的肉鰭魚類。
彌曼魚在云南的發(fā)現(xiàn),,再次證實(shí)了朱敏等人2001年所提出的中國南方是肉鰭魚類起源中心的認(rèn)識(shí),。這是朱敏研究小組自1999年來第6次將硬骨魚類、四足動(dòng)物起源的研究成果發(fā)表在英國《自然》雜志上,。這些研究成果被應(yīng)用于分子鐘(利用生物大分子進(jìn)化速率的恒定性推測生物起源的年代)的校準(zhǔn),,對(duì)于分子速率的確定起了重要作用。根據(jù)系統(tǒng)學(xué)和化石記錄等所提出的四個(gè)限制條件完整的(well constrained)分子鐘校準(zhǔn)點(diǎn)中,,肺魚-四足動(dòng)物的分化點(diǎn)是其中最早的一個(gè)點(diǎn),。