“会泽滇双翼鱼”化石标本。 中新社记者 孙自法 摄

中新网北京4月12日电 (记者 孙自法)肺鱼同其他鱼类相比,与包括人类在内的四足动物有着更近亲缘关系,它通常具有特化的发达齿板及自接型颌骨,加上强大的咬合力,非常适合捕食带壳的无脊椎动物。

不过,这一传统认知被中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)朱敏院士团队最新一项古鱼化石发现研究改写,他们在“古鱼王国”云南曲靖的会泽县发现一件“吃软不吃硬”的肺鱼新属种化石,距今约3.9亿年,命名为“会泽滇双翼鱼”。

作为本次化石发现研究最重要的成果,研究团队发现会泽滇双翼鱼拥有一种全新齿板类型,特殊的构造使其可能无法像其他肺鱼那样取食质地坚硬的带壳食物,而可能采用吸食等方式取食水生软体动物甚至其他鱼类。

这项古生物研究重要成果论文,近日在国际学术期刊《系统古生物学》在线发表。

论文作者、中科院古脊椎所乔妥副研究员介绍团队研究成果。 中新社记者 孙自法 摄

为厘清早期肺鱼系统发育关系提供新材料

论文第一作者、中科院古脊椎所博士研究生罗彦超介绍说,会泽滇双翼鱼化石采自云南曲靖会泽县中泥盆世(约3.9亿年前)地层,其属名“滇双翼鱼”取自云南省的古称“滇”与肺鱼类常用属名后缀“双翼鱼(因其具有两个背鳍而得名)”,种名则用化石发现地会泽命名。

会泽滇双翼鱼的正型化石标本为一件头部标本,保存有近乎完整的颅顶甲、齿板、犁骨、副蝶骨与部分脑颅。研究团队借助高精度计算机断层扫描(CT)设备与三维复原技术,建立该化石标本的内部感觉管系统与骨片结构的三维模型,并通过详细的形态学研究与系统学分析认为,会泽滇双翼鱼化石层位以灰白、紫红色石英砂岩夹同色泥质粉砂岩、泥岩为主,同时混杂有灰色灰岩、泥质灰岩,代表以海湾为主的沉积环境。

产自云南曲靖的志留纪和泥盆纪鱼类化石种类丰富、保存精美、原始类型多,填补了早期鱼类演化树上的大量“缺失环节”。

论文通讯作者朱敏院士表示,会泽滇双翼鱼是中国迄今发现的第9种泥盆纪肺鱼,同时也是曲靖“古鱼王国”的又一新成员。本次研究不仅填补了会泽地区泥盆纪鱼类化石记录的空白,这一肺鱼新属种的发现也为厘清早期肺鱼系统发育关系提供了新的材料,为认识泥盆纪肉鳍鱼类的早期演化与辐射“打开了一扇新的窗户”。

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会泽滇双翼鱼生态复原图 。 罗彦超、马萌 绘制 摄

全新齿板类型导致会泽滇双翼鱼“吃软不吃硬”

论文作者、中科院古脊椎所乔妥副研究员指出,肺鱼的齿板是由内翼骨与前关节骨特化形成,是肺鱼的标志性结构,在肺鱼的分类学和系统学研究中具有重要作用。为消除齿板研磨猎物造成的损耗,肺鱼拥有一套独特的将旧齿“回收利用”的机制:随着肺鱼的生长,齿板上的旧齿因重吸收作用和磨损而消逝,而新齿则在齿板边缘生长出来。

她说,古生物研究国际同行2006年曾根据肺鱼齿板牙齿以及齿质是否存在重吸收作用将齿板分为四类:一是无重吸收,牙齿构成主体;二是牙齿出现在齿板边缘,中间为重吸收部分;三是无牙齿与其重吸收,用齿质层进行研磨;四是无牙齿增生,以重吸收的齿质构成主体,边缘具有咬脊。

会泽滇双翼鱼的齿板与这四种已发现的类型均不同,代表了一种全新的齿板类型。这种特殊的构造,使得其上下颌只能进行较松散的咬合,因此,会泽滇双翼鱼可能无法像其他肺鱼那样取食质地坚硬的带壳食物,不能“吃硬”。研究团队推测,会泽滇双翼鱼可能采用吸食等方式取食水生软体动物甚至其他的鱼类,只能“吃软”。

乔妥表示,长久以来,肺鱼上颚前端的骨片是犁骨还是膜质腭骨一直存在争议。此次研究还探讨了肺鱼上颚骨片的同源性,研究团队通过会泽滇双翼鱼的发现,支持了肺鱼上颚前端的骨片是犁骨而不是膜质腭骨的假说。

会泽滇双翼鱼正型标本、感觉管系统三维虚拟模型及其膜质骨、犁骨、翼骨与副蝶骨三维模型虚拟。 罗彦超 供图

四足动物祖先与肺鱼4.2亿年前“分道扬镳”

肺鱼和普通的鱼有什么关系?罗彦超说,鱼一般生活在水中,用鳃呼吸,但肺鱼不仅能用鳃呼吸,还能通过类似于肺的鱼鳔直接呼吸而得名。凭借这项特殊技能,肺鱼可以摆脱水的束缚,在旱季时钻入泥土,将自己包裹在分泌物形成的茧中存活数月甚至更长时间,待雨季来临再回到水中畅游。

虽然肺鱼与四足动物构成“姊妹群”,比其他鱼类亲缘关系要近,但早在4.2亿年前的早泥盆世,包括人类的四足动物祖先便与肺鱼这个“亲戚”“分道扬镳”了,约3.6亿年前,四足动物演化出肺并征服陆地,而继续生活在水中的肺鱼则以另一种方式摆脱了水的束缚。

乔妥总结称,肺鱼起源于早泥盆世早期,随后快速分化,其多样性在晚泥盆世达到顶峰,但在泥盆纪以后,肺鱼的多样性和演化速率逐渐降低,现生肺鱼仅剩下非洲肺鱼、南美肺鱼和澳洲肺鱼三个属。因此,肺鱼也是一种重要的“活化石”,其化石记录在整个地史时期都有较好保存,肺鱼身体结构的变化连续展现出它们从海洋到陆地淡水环境的适应过程。(完)

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