罕见!一个4亿年前的小鱼改变了我们对脊椎动物进化的看法

本周,我们的新论文发表了一篇文章,描述了一种惊人的4亿年前保存下来的化石鱼。

Ligulalepis头骨化石的三维解剖显示未知模式的细节真皮骷髅骨头,大脑腔的形状和其他软组织功能(如神经和血管)在这个物种。

为什么我们对发现古代鱼头骨的结构如此兴奋?因为木聚糖在脊椎动物进化树中处于非常重要的位置。

鱼类是地球上最多样化的脊椎动物(脊椎动物),已知的物种大约有3万个。

其中绝大多数(大约98%)是骨鱼或骨鱼。

这些鱼包括我们喜欢吃的鱼,如鲑鱼、金枪鱼和鳟鱼,以及我们作为宠物饲养的鱼类,如金鱼和孔雀鱼。

它们被称为鳍鳍鱼,因为它们的鳍被称为鳍鳐的骨棒所支撑。

另一组主要的骨鱼有强健的叶鳍(sarcopterygians),其中包括活的肺鱼和腔棘鱼,以及一些灭绝的种群。

Sarcopterygians是一个重要的群体,因为最早的四足动物——四足动物,是从它们进化而来的。

今天,我们可以把所有的四足动物(两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物)视为硬骨鱼类的一个分支。

一个令人兴奋的新发现

第一个发现的被称为Ligulalepis的鱼是一个很小的化石鱼头骨,大约20年前在新南威尔士的Wee Jasper附近发现。

从那时起,它就引发了关于早期成骨鱼类进化的争论,没有任何明确的决议,关于这只谜一般的鱼栖息在家谱中。

然后,大约两年前,这条鱼的第二个头骨被一个弗林德斯大学的学生,本尼迪克特·金发现。这个标本在威斯帕附近的石灰岩中被发现。

它也被保存在3D中,但比原始标本更完整。

我们早期的工作是在这个木质素的头骨中识别电感受器的感觉。

头骨的秘密

新旧头骨都是我们新论文的重点。我们的团队首先用弱乙酸来暴露骨头,然后用弱的乙酸去暴露骨头,因为碳酸盐岩溶解了。

然后,我们使用微计算机断层扫描(CT)扫描来观察两种已知的Ligulalepis标本的骨骼结构。强大的x射线穿透骨头,揭示了头骨内部的许多隐藏特征。

扫描结果显示,这些鱼的头盖骨中有一种复杂的特征。一些特征,如内耳道的形状,似乎属于软骨鱼类,如鲨鱼。其他特征,如大脑的整体形状,明显是骨鱼(硬骨鱼)的特征。

头骨的骨骼结构是一种出乎意料的原始特征,也见于一群灭绝了的被称为“盾皮鱼”(placoderms)的啮齿动物。

CT技术使我们能够重建这个4亿年前的鱼类的大脑腔,让我们能够在第一时间对大脑的形状进行数字化修复

一个复杂的家族树

在我们对这个头骨进行详细的分析之前,一些科学家认为木质素是与鳍鳍鱼密切相关的。另一些人则把它放在鱼鳍鱼的旁边。

第三个学派设想它甚至更低的在鱼的族谱上——这接近我们现在放置它的地方,在树的“茎”上,导致真正的骨鱼。

它在生命树上的独特位置意味着,Ligulalepis提供了对两种骨鱼主要的辐射的始祖的观察。

此外,对其新发现的人物的详细分析有助于澄清所有动物的早期进化辐射,包括我们人类。

Ligulalepis在进化系谱上的位置在骨鱼辐射的基础上。(Brian Choo)

失踪的化石

大多数现代鱼类都是鳍鳍鱼,大约有29000种生物。它们的起源可以追溯到大约3.9亿年前的中泥盆世,当时的鱼像来自苏格兰的Cheirolepis。

然而,相关群体“lobe-鳍”(sarcopterygians)的存在时间要早得多,早在3亿3千万年前,该组织的早期代表,如来自中国的桂玉(Guiyu)。这表明早期鱼类化石记录中有一些鲜为人知的部分。

我们的化石和我们进行的新分析有助于解决关于所有现代硬骨鱼类的祖先是什么样子的大问题。它也阐明了这些早期鱼类的变化顺序,以实现他们的现代“身体计划”。

此外,我们的分析显示,在一种叫做“psarolepids”的特殊群体中,Ligulalepis是最接近于一种被称为“psarolepids”的特殊群体。

它支持了一种假说,即第一个早期的骨鱼是在中国起源和辐射的,然后通过东冈瓦纳(澳大利亚和南极洲)迁移,这是最靠近中国古代地形的南部超级大陆的一部分。

我们的发现突出表明,第一种骨鱼类的进化系谱比我们想象的要复杂得多,这表明古生物学的重要性,帮助我们更准确地了解我们遥远的起源。