近日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏院士團(tuán)隊(duì)在“人類探源、追溯遠(yuǎn)祖”研究中取得重大突破，于北京時(shí)間9月28日23時(shí)在《Nature》（《自然》）雜志在線發(fā)表4篇論文，9月29日7時(shí)以封面文章同期發(fā)表，報(bào)道了志留紀(jì)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”，將很多人類解剖學(xué)結(jié)構(gòu)追溯到4.4億年前的遠(yuǎn)古魚(yú)類，填補(bǔ)了“從魚(yú)到人”演化史上缺失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，刷新了有頜脊椎動(dòng)物起源與崛起的傳統(tǒng)認(rèn)知，進(jìn)一步夯實(shí)了“從魚(yú)到人”的演化路徑。

4篇論文中，曲靖師范學(xué)院兩名教師——安爵輔（Andreev）和李強(qiáng)為2篇論文的共同第一作者。另外2篇中，曲靖師范學(xué)院李強(qiáng)分別為第二作者和共同第一作者。4篇論文的通訊或共同通訊作者為中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏院士。朱敏院士自2018年以來(lái)一直受聘擔(dān)任曲靖師范學(xué)院自然歷史文化研究中心主任。

4篇論文分別是：The oldest gnathostome teeth（最古老有頜類牙齒），Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China（華南志留紀(jì)早期多棘刺軟骨魚(yú)），Galeaspid anatomy and origin of vertebrate paired appendages（盔甲魚(yú)解剖學(xué)與脊椎動(dòng)物成對(duì)附肢的起源），The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China（中國(guó)志留紀(jì)早期最古老完整有頜脊椎動(dòng)物）。4篇論文分別展示了關(guān)于雙列黔齒魚(yú)——最古老的有頜類牙齒的研究成果；關(guān)于新塑梵凈山魚(yú)——4.39億年前鯊魚(yú)的近親的研究成果；關(guān)于靈動(dòng)土家魚(yú)——揭示魚(yú)類偶鰭起源的研究成果；關(guān)于蠕紋沈氏棘魚(yú)——迄今所知最早的保存完好的軟骨魚(yú)，奇跡秀山魚(yú)——擁有盾皮魚(yú)類組合特征的研究成果。

以曲靖師范學(xué)院兩名教師——安爵輔（Andreev）和李強(qiáng)為共同第一作者的是關(guān)于雙列黔齒魚(yú)和新塑梵凈山魚(yú)的兩項(xiàng)研究成果。以曲靖師范學(xué)院李強(qiáng)為共同第一作者的是關(guān)于蠕紋沈氏棘魚(yú)、奇跡秀山魚(yú)的研究成果。

頜之初

現(xiàn)存脊椎動(dòng)物中，99.8%的物種都屬于有頜類。有頜類的起源是脊椎動(dòng)物演化史上最大、影響最深遠(yuǎn)的躍升之一，頜的出現(xiàn)大大增加了脊椎動(dòng)物的攝食和呼吸能力，使脊椎動(dòng)物得以向各個(gè)生境和生態(tài)位拓展，并最終演化出人類自身。人類的主要身體構(gòu)型和重要器官都可追溯到有頜類演化之初。因此，有頜類的起源與崛起是人類探源研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，化石證據(jù)在其中扮演主要角色。但在分子生物學(xué)推定的有頜類起源時(shí)間與保存有頜類豐富化石記錄的泥盆紀(jì)之間，長(zhǎng)期存在3千多萬(wàn)年的時(shí)代空白，導(dǎo)致有頜類的起源與早期分化研究撲朔迷離，爭(zhēng)議不斷。

近十年來(lái)，朱敏院士團(tuán)隊(duì)以“探索未知、揭示本源”為己任，面向世界科技前沿，通過(guò)持之以恒的野外地質(zhì)調(diào)查，在重慶、貴州、湖南等地志留紀(jì)早期地層中連續(xù)取得化石發(fā)現(xiàn)上的突破，填補(bǔ)了上述空白，為解答頜起源、有頜類最早期分化、人類重要器官和身體構(gòu)型演化等重要科學(xué)問(wèn)題帶來(lái)了曙光。

格物：志留紀(jì)有頜類化石新發(fā)現(xiàn)

該團(tuán)隊(duì)首先在4.39億年前的華南下紅層“貴州石阡化石庫(kù)”中發(fā)現(xiàn)大量有頜類微體化石，其中的齒旋化石雙列黔齒魚(yú)（Qianodus duplicis）將有頜類牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬(wàn)年。而新塑梵凈山魚(yú)（Fanjingshania renovata）顯示，早在志留紀(jì)蘭多維列世埃隆期晚期或特列奇期最早期，軟骨魚(yú)類干群已經(jīng)演化出典型的柵棘魚(yú)形態(tài)，同時(shí)具有硬骨魚(yú)類的組織學(xué)特征。上述進(jìn)展也讓奧陶紀(jì)、志留紀(jì)魚(yú)類鱗片和棘刺化石分類位置的爭(zhēng)論塵埃落定。

2020年該團(tuán)隊(duì)又在4.36億年前的重慶秀山上紅層中發(fā)現(xiàn)了目前世界上唯一保存蘭多維列世有頜類大化石的特異埋藏化石庫(kù)，其中的有頜類化石不僅數(shù)量多、種類全，而且保存十分完整，頭、軀體關(guān)聯(lián)部分以及軀甲后身軀的鱗列、鰭、尾等結(jié)構(gòu)都完整保存下來(lái)，令我們得以一窺蘭多維列世脊椎動(dòng)物特別是有頜類的全貌。其中，對(duì)靈動(dòng)土家魚(yú)（Tujiaaspis vividus）的研究顯示，盔甲魚(yú)體側(cè)有成對(duì)的連續(xù)鰭?cǎi)?，代表了偶鰭或人類四肢的雛形。蠕紋沈氏棘魚(yú)（Shenacanthus vermiformis）是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最早的關(guān)聯(lián)完好保存的軟骨魚(yú)，確證了軟骨魚(yú)類從“披盔戴甲”的祖先演化而來(lái)。奇跡秀山魚(yú)（Xiushanosteus mirabilis）糅合了多個(gè)盾皮魚(yú)大類的特征，為探究有頜類生命之樹(shù)根部主要類群的起源提供了珍貴資料。

致知與展望

“從魚(yú)到人”探源研究的最新突破——“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”的發(fā)現(xiàn)在古生物學(xué)史上第一次大規(guī)模展示了志留紀(jì)魚(yú)群特別是有頜類的面貌，揭示了早期有頜類崛起的過(guò)程：最遲到4.4億年前，有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮；到志留紀(jì)晚期，更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開(kāi)始擴(kuò)散到全球，開(kāi)啟了魚(yú)類登陸并最終演化成為人類的進(jìn)程。對(duì)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”的化石研究，將很多與人類相關(guān)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)追溯到4.4億年前的遠(yuǎn)古魚(yú)類，填補(bǔ)了“從魚(yú)到人”演化史上缺失的最初始環(huán)節(jié)，更新了對(duì)有頜類起源與崛起的傳統(tǒng)認(rèn)知，進(jìn)一步夯實(shí)了“從魚(yú)到人”的演化路徑?？梢灶A(yù)見(jiàn)，“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”未來(lái)還將繼續(xù)為解開(kāi)圍繞有頜類起源的重重謎團(tuán)做出持續(xù)貢獻(xiàn)。

《Nature》封面

牙齒與頜：志留紀(jì)化石層揭示有頜脊椎動(dòng)物崛起與多樣性

封面為最新發(fā)現(xiàn)的5種志留紀(jì)古魚(yú)新屬種的三維復(fù)原，從上到下分別為蠕紋沈氏棘魚(yú)（Shenacanthus vermiformis）、新塑梵凈山魚(yú)（Fanjingshania renovata）、雙列黔齒魚(yú)（Qianodus duplicis）、靈動(dòng)土家魚(yú)（Tujiaaspis vividus）和奇跡秀山魚(yú)（Xiushanosteus mirabilis）。 這些魚(yú)化石是在中國(guó)南方兩個(gè)保存良好的化石層中發(fā)現(xiàn)的，時(shí)代分別為 4.36 億年前和 4.39 億年前。朱敏及其同事在本期的4篇論文中報(bào)道了他們?cè)谶@兩個(gè)化石層中發(fā)現(xiàn)的令人驚嘆的魚(yú)化石。這些特異埋藏保存的魚(yú)化石使研究人員找到解開(kāi)有頜脊椎動(dòng)物早期演化和分化之謎的鑰匙。其中有目前已知最古老的牙齒——它來(lái)自一種新發(fā)現(xiàn)的叫黔齒魚(yú)的有頜脊椎動(dòng)物，是鯊魚(yú)的近親。所有這些發(fā)現(xiàn)描繪出一幅有頜魚(yú)類在志留紀(jì)早期蓬勃演化的全新畫面。封面圖：擬石科技制作

雙列黔齒魚(yú)（Qianodus duplicis）三維復(fù)原。擬石科技制作

雙列黔齒魚(yú)（Qianodus duplicis）三維復(fù)原。擬石科技制作

雙列黔齒魚(yú)（Qianodus duplicis）三維復(fù)原。擬石科技制作

新塑梵凈山魚(yú)（Fanjingshania renovata）三維復(fù)原。擬石科技制作

新塑梵凈山魚(yú)（Fanjingshania renovata）三維復(fù)原。擬石科技制作

靈動(dòng)土家魚(yú)（Tujiaaspis vividus）三維復(fù)原。擬石科技制作

靈動(dòng)土家魚(yú)（Tujiaaspis vividus）三維復(fù)原。擬石科技制作

蠕紋沈氏棘魚(yú)（Shenacanthus vermiformis）三維復(fù)原。擬石科技制作

蠕紋沈氏棘魚(yú)（Shenacanthus vermiformis）三維復(fù)原。擬石科技制作

奇跡秀山魚(yú)（Xiushanosteus mirabilis）三維復(fù)原。擬石科技制作

奇跡秀山魚(yú)（Xiushanosteus mirabilis）三維復(fù)原。擬石科技制作