脊椎动物从水中走向陆地,最终演化为人类,这是一段跨越四亿多年的宏大进化史;在这个过程中,硬骨鱼类的出现和分化是至关重要的一个环节。然而长期以来,硬骨鱼类的起源问题一直笼罩在学术迷雾之中,成为古生物学领域的重大难题。 硬骨鱼类为何如此重要?这要从脊椎动物的整体演化框架说起。现存世界上六万多种脊椎动物中,百分之九十九点八都属于有颌类动物。有颌鱼类包含四大类群,其中软骨鱼以鲨鱼为代表,硬骨鱼则分为辐鳍鱼类和肉鳍鱼类两大支系。辐鳍鱼类在水中演化出三万多个物种,占据了从深海到浅滩的几乎所有水域生态位,是人们日常生活中最常见的鱼类。肉鳍鱼类虽然在现代海洋中已经式微,仅存空棘鱼和肺鱼等少数物种,但其中一支在泥盆纪登上陆地,演化出四足动物,进而衍生出两栖类、爬行类、哺乳类,最终产生了人类。可以说,硬骨鱼类构成了整个脊椎动物演化的主干,其起源过程的研究对于理解生命演化意义在于根本性意义。 长期以来,硬骨鱼类起源研究面临的核心困境在于化石证据的缺失。学界已知的硬骨鱼化石大多来自泥盆纪,此时辐鳍鱼和肉鳍鱼已经高度特化,形态差异明显。但这两大类群分化之前的原始硬骨鱼类,即硬骨鱼干群的化石记录几乎一片空白。这导致科学家们无法准确推断辐鳍鱼和肉鳍鱼最近共同祖先的真实形态,也就无法完整理解硬骨鱼类的起源和早期演化过程。 突破口出现在中国南方。自上世纪下半叶以来,学界将研究目光投向中国南方地区,希望在这里找到硬骨鱼干群的确凿证据。二零一二年,朱敏团队在云南曲靖志留纪晚期地层中发现了零散的硬骨鱼类下颌化石,其中最大的接近二十厘米,推算该鱼全长超过一米,是志留纪时期最大的脊椎动物。这些下颌上长着一排圆钝的凸起,科研人员推测这是特化的牙齿,用于压碎硬壳食物,因此将其命名为钝齿宏颌鱼。 二零一五年,团队在同一地区发现了一块保存完整的钝齿宏颌鱼头部化石,其保存状态之好令人惊叹。然而,这块化石虽然外形完整,但大量关键信息深藏于化石内部。由于化石体积较大、保存扁平,传统的CT成像技术难以有效穿透围岩,解析其内部精细结构。科研人员采用了高精度同步辐射CT等先进技术手段,才得以逐层扫描并三维重建这块化石的内部构造。 另外,另一条线索也在展开。二零二二年,团队在重庆秀山志留纪早期地层中发现了重庆始骨鱼化石。这条鱼生活于四亿三千六百万年前,其头尾保存完整,是一件极其珍贵的标本。两条鱼、两块化石,一大一小,跨越时间和空间,却在科学家的研究中汇聚成了一幅清晰的演化图景。 通过对这两枚化石的详细解剖学研究和系统发育学分析,朱敏团队确定了钝齿宏颌鱼和重庆始骨鱼在硬骨鱼类演化树上的位置——它们都位于硬骨鱼干群,是辐鳍鱼和肉鳍鱼分化之前的原始硬骨鱼类。这两个物种的发现和研究,为学界提供了硬骨鱼干群的真实形态证据,使科学家们能够准确描绘出这两大支系最近共同祖先的样貌。 该发现远超古生物学领域本身。它不仅解答了困扰学界数十年的科学谜题,更为理解脊椎动物如何从水中生物演化为陆生生物、进而演化为人类提供了关键的化石证据链。中国南方地区在早期脊椎动物演化中的重要地位也由此得到深入确认,使中国成为名副其实的早期脊椎动物演化的"东方摇篮"。
从两件古鱼化石出发,科学家得以把目光投向4亿多年前的海洋,重新校准硬骨鱼类早期演化的关键节点。化石记录的不只是远古生命的形态,也为理解生物创新如何发生、生态格局如何变化提供了线索。依托长期野外积累与成像技术的进步——在更开放的合作研究中——“从鱼到人”的演化图景正被一块块关键证据逐步拼合得更加清晰。