古老鱼类化石揭开有颌脊椎动物的演化史 _脊椎动物

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初始全颌鱼（Entelognathus primordialis）生态复原图（朱敏供图）

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初始全颌鱼（Entelognathus primordialis）化石， a前侧视，b侧视， c前腹视，d背视，c 复原图。（朱敏供图）

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有颌脊椎动物演化谱系图（朱敏供图）
据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：从大白鲨到人类，长着上下嘴巴的脊椎动物被称为有颌类，占现生脊椎动物物种数的99.7% 。有颌类包括四大类群：盾皮鱼纲、棘鱼纲、硬骨鱼纲和软骨鱼纲，其中前两个纲业已全部灭绝。搞清楚这些大支系之间的亲缘关系，特别是弄清作为陆生脊椎动物乃至人类直系祖先的硬骨鱼类的起源，硬骨鱼纲和软骨鱼纲共同祖先的特征组合，是重建有颌类演化之树的关键。9月25日英国《自然》杂志在线报道了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员领导的国际古生物学家团队在早期脊椎动物演化方面取得的最新进展。朱敏等人在中国云南省古老的志留纪地层中发现了一条保存完好的古鱼，并将其命名为“初始全颌鱼（Entelognathus primordialis）” 。这条鱼虽然在其他方面都保持着盾皮鱼纲（最原始的有颌脊椎动物）的身体形态，但却已经演化出硬骨鱼纲（亦称硬骨脊椎动物，包括陆生脊椎动物和仍生活在水中的硬骨鱼类）的典型颌部结构或面部特征，是古生物学家梦寐以求的，介于这两大类群之间的“缺失环节”，它在古生物学上的重要意义，类似于始祖鸟、游走鲸和南方古猿等耳熟能详的“过渡化石” 。
过去，科学家对早期有颌类的了解主要集中在泥盆纪，因为有颌类的化石记录直到这个时代才变得丰富起来，泥盆纪也因此被称为“鱼类时代” 。然而，从泥盆纪一开始，有颌类四大类群不仅已经全部演化出来，而且彼此形态已经极为不同。仅仅凭借泥盆纪的化石证据，没有介于各主要类群之间的过渡化石，是无法确切地了解它们是如何演化而来的。然而，在更古老的志留纪有颌类留下的化石少得可怜，长期以来，科学家只能依靠显微镜下才能看到的鳞片，细小的牙齿或一点点骨头碎片，“盲人摸象”式地猜测志留纪有颌类的模样。有颌脊椎动物的早期历史笼罩在迷雾之中。
新发现的全颌鱼生活在距今4.2亿年前冈瓦纳大陆北缘的近岸水域中，体长约30厘米，身体扁平，靠着在水底笨拙地游来游去，搜寻柔软的食物，如藻类、水母和生物碎屑等等为生。它生活的环境中已经存在相当大的掠食者，全颌鱼必须小心翼翼地避开它们。粗粗看去，很容易认为全颌鱼是盾皮鱼类，特别是后来在泥盆纪十分繁盛的节甲鱼类的一份子。它们的前半身同样都包裹在大块骨片拼成的铠甲中，这套护身铠甲由箱形的躯甲和包覆头部的头甲组成，两者之间由一颈关节相连，以便头可以向上抬起。就连骨片的形状和排列方式，全颌鱼和典型的节甲鱼类之间也只有细微的差别。然而，如果把全颌鱼翻过来，仔细观察一下它的颌部，就会立即认识到它不同于任何节甲鱼，也不同于以往发现的任何盾皮鱼类，因为它具有硬骨鱼类才有的典型颌部结构或面部特征，即有着一张硬骨鱼类才有的嘴巴！
脊椎动物的骨骼可分为内外两大骨骼系统。最原始的颌由无颌脊椎动物的鳃弓演化而来。原始的上颌骨称为腭方软骨，下颌骨称为麦氏软骨，它们都属于内骨骼系统，其简单的构造不能完全胜任咬合、剪切和研磨等等功能。因此，随着有颌脊椎动物的演化，属于外骨骼系统的骨头不断被整合入颌部结构，使得颌更坚固，更灵活，适应多种多样的需要。外骨骼介入颌部结构的模式，是有颌类四大类群间的根本区别之一。