已知最早的皮肤化石令古生物学家感到震惊

已知最早的皮肤化石令古生物学家感到震惊 研究人员发现了一块三维皮肤化石碎片，它比之前描述的皮肤化石至少要早 2100 万年。这种皮肤属于古生代爬行动物的一个早期物种，表面呈鹅卵石状，与鳄鱼皮最为相似。表皮是陆生爬行动物、鸟类和哺乳动物皮肤的最外层，是过渡到陆地生活的重要进化适应。最近，《当代生物学》（Current Biology）杂志对这块化石以及从俄克拉荷马州理查兹斯普尔石灰岩洞穴系统采集的其他几块标本进行了描述。第一作者伊桑-穆尼（Ethan Mooney）是多伦多大学的一名古生物学研究生，本科时曾与多伦多大学的古生物学家罗伯特-雷兹（Robert Reisz）一起参与该项目，他说："这类发现可以真正丰富我们对这些先驱动物的理解和认识。"皮肤和其他软组织很少会成为化石，但研究人员认为，在这种情况下，皮肤有可能保存下来，因为洞穴系统具有独特的特征，其中包括减缓分解的细粘土沉积物、渗油以及可能是无氧环境的洞穴环境。皮肤化石 图片来源：《当代生物学》/Mooney 等人穆尼说："在二叠纪早期，动物会掉进这个洞穴系统，被埋在非常细的粘土沉积物中，从而延缓了腐烂过程。但最重要的是，这个洞穴系统在二叠纪期间也是一个活跃的石油渗漏点，石油中的碳氢化合物和焦油之间的相互作用很可能使这种皮肤得以保存下来。"发掘细节这块皮肤化石非常小，比指甲还小。多伦多大学密西沙加分校的 Tea Maho 是这块化石的合著者，她对化石进行了显微镜检查，发现了表皮组织，这是羊膜动物皮肤的标志，羊膜动物是陆生脊椎动物，包括爬行动物、鸟类和哺乳动物，在石炭纪由两栖类祖先进化而来。穆尼说："我们完全被眼前的景象震惊了，因为它完全不同于我们的想象。发现如此古老的皮肤化石是一次难得的机会，我们可以窥探过去，看看这些最早的动物的皮肤可能是什么样子的。"爬行动物的特征和进化意义这种皮肤具有古代和现存爬行动物的共同特征，包括与鳄鱼皮相似的鹅卵石表面，以及表皮鳞片之间的铰链区域，与蛇类和蠕虫蜥蜴的皮肤结构相似。不过，由于这块皮肤化石没有与骨骼或任何其他遗骸联系在一起，因此无法确定这块皮肤属于哪种动物或哪个身体区域。这种远古皮肤与今天的爬行动物皮肤相似，这表明这些结构对于在陆地环境中生存是多么重要。表皮是脊椎动物在陆地上生存的关键特征，它是身体内部过程和严酷外部环境之间的重要屏障。潜在的祖先联系和保护研究人员说，这种皮肤可能代表了早期羊膜动物中陆生脊椎动物的祖先皮肤结构，使鸟类的羽毛和哺乳动物的毛囊最终得以进化。这块皮肤化石和其他标本是由终身古生物学爱好者比尔和朱莉-梅在俄克拉荷马州的理查兹斯普尔收集的，这是一个石灰岩洞穴系统，也是一个活跃的采石场。理查兹斯普尔的独特条件保存了许多最古老的早期陆生动物标本。这些标本现存于安大略皇家博物馆。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

海绵动物早期演化研究取得重要进展

海绵动物早期演化研究取得重要进展 海绵动物常被认为是最基础和最原始的后生动物。关于地球早期海绵化石的探寻和研究，能够为科学家探索动物起源和早期演化模式提供关键证据。虽然海绵动物起源时间可能距今约7亿年，但确切的海绵化石记录直到距今约5.39亿年开始的寒武纪才大量出现。海绵化石记录存在长达1.6亿年的空缺，这一段扑朔迷离的历史被称为海绵早期演化中“消失的岁月”。近年来，袁训来团队对石板滩生物群进行了大规模的化石挖掘，发现了一类大型的海绵动物化石，并命名为“螺旋网格海绵”（Helicolocellus）。螺旋网格海绵具有辐射对称的锥形身体、底部的盘状固着结构、可能的中央腔和推测的出水孔。锥形身体表面由规则的多次分级方格结构，下部呈螺旋状排列。螺旋网格海绵的形态和结构与一些典型的古生代六放海绵类似，不同之处在于前者的骨架网络是有机质组成而在古生代海绵化石上则由矿化骨针组成。该研究认为螺旋网格海绵化石可能代表了不具有矿化骨针的早期海绵动物。基于各种现生动物和化石动物的形态数据矩阵的系统发育分析发现，螺旋网格海绵化石属于冠群海绵，且与六放海绵亲缘关系接近。螺旋网格海绵化石的发现，表明前寒武纪确实存在非生物矿化的海绵动物。这提示研究人员不能完全以现生海绵作为蓝本去寻找前寒武纪海绵化石。这是由于早期海绵可能没有生物矿化骨针并可能不具备现生海绵的所有特征。研究认为，六放海绵早期演化历程可能存在以有机物构建网状骨架的阶段，直到进入寒武纪后才获得生物矿化能力，将矿物添加到已有的有机质骨架之上，形成复合的矿化骨针组成的骨架。螺旋网格海绵连接了埃迪卡拉生物群和寒武纪生物群，表明埃迪卡拉生物群也许与现生动物之间有某种直接的演化关系。有专家评论道，螺旋网格海绵可能是理解动物演化的“罗塞塔石碑”。该工作由南京古生物所与美国弗吉尼亚理工大学合作完成。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划以及美国国家科学基金会的支持。 ... PC版： 手机版：

古生物学家发现2.7亿年前的两栖动物祖先 以布偶角色科米蛙命名

古生物学家发现2.7亿年前的两栖动物祖先 以布偶角色科米蛙命名 Kermitops的头骨化石（左）与现代青蛙头骨（Lithobates palustris，右）。Kermitops不仅仅以其木偶形象而闻名。两栖动物及其祖先的早期化石记录大多支离破碎，因此很难了解青蛙、蝾螈及其近亲是如何起源的。增加像柯米托普斯这样的近亲对于充实两栖动物家族树的早期分支至关重要。资料来源：Brittany M. Hance，史密森尼学会新论文的第一作者、乔治-华盛顿大学博士生卡尔文-苏（Calvin So）认为，用木偶大师吉姆-汉森（Jim Henson）1955 年创造的深受喜爱的青蛙角色来命名这种新生物，是一个让人们对科学家利用博物馆藏品所取得的发现感到兴奋的机会。使用"科米蛙"这个名字对我们如何将古生物学家在博物馆里所做的科学工作与普通公众联系起来有着重要的意义，苏说，"因为这种动物是今天两栖动物的远亲，而科米蛙是现代两栖动物的标志。"因为这种动物是当今两栖动物的远亲，而科米蛙是现代两栖动物的标志，所以这个名字对它来说再合适不过了"。化石发现与分析这块头骨化石最初由已故古生物学家尼古拉斯-霍顿三世（Nicholas Hotton III）发掘，他在博物馆古生物部担任馆长近 40 年。霍顿花了几个野外季节，从德克萨斯州中北部被称为红床的岩石露头中挖掘化石。该地区的铁锈色岩石可追溯到 2.7 亿多年前的二叠纪早期，其中有古代爬行动物、两栖动物和帆背类动物（现代哺乳动物的前身）的遗骸化石。乔治-华盛顿大学博士生 Calvin So（左）和史密森尼古生物学博士后、前彼得-巴克研究员 Arjan Mann（右）与史密森尼国家自然历史博物馆化石收藏馆收藏的Kermitops头骨化石。图片来源：Phillip R. Lee霍顿和他的团队收集了大量化石，但无法对所有化石进行详细研究。其中包括一个小型原两栖动物头骨，该团队于 1984 年在一个被称为 Clear Fork Formation 的岩层中发掘出了这个头骨。这个头骨被存放在史密森尼国家化石收藏馆，在那里等待研究人员仔细观察，一等就是几十年。2021 年，博物馆古生物学博士后、前彼得-巴克研究员阿尔扬-曼恩（Arjan Mann）在翻阅霍顿的德克萨斯化石宝库时，一件标注为早期两栖动物的标本引起了他的注意。曼恩说："有一块化石立刻让我眼前一亮这块头骨保存得非常好，大部分都是准备好的，"曼恩是苏的导师，也是这篇新论文的共同作者。曼和苏联手确定化石属于哪种史前生物。该头骨具有多种特征，与更古老的四足动物（两栖动物和其他四足脊椎动物的远古祖先）的头骨特征不同。例如，这种动物眼睛后面的头骨区域要比它长而弯曲的鼻子短得多。这些头骨比例有助于这种动物捕捉像蛴螬一样的小昆虫。研究人员将这块化石鉴定为temnospondyl，这是一类生活在石炭纪到三叠纪的2亿多年间的多种多样的原始两栖动物近亲。但由于这种动物的头骨具有如此独特的特征，科学家们认为它属于一个全新的属，并将其命名为Kermitops。这个名字是对这种生物卡通式睁大眼睛的脸的戏称，是由"Kermit"和希腊语后缀"-ops"混合而成的，"-ops"的意思是脸。研究人员还将这种新动物命名为"gratus"，以表达他们对霍顿和最初发掘化石的团队成员的感激之情。史密森尼古生物学博士后、前彼得-巴克研究员阿尔扬-曼恩（右）和乔治-华盛顿大学博士生卡尔文-苏（左）在美国国家历史博物馆"娱乐国度"展览的科米蛙青蛙木偶展区前，拿着科米蛙的头骨化石。图片来源：史密森学会 James D. Tiller 和 James Di Loreto柯米托普斯（Kermitops ）之所以引人注目，并不仅仅是因为它的木偶形象。两栖动物及其祖先的早期化石记录大多支离破碎，这使得人们很难了解青蛙、蝾螈及其近亲是如何起源的。加入像柯米托普斯 这样的亲戚对于充实两栖动物家族树的早期分支至关重要。苏说："Kermitops为我们提供了弥合这一巨大化石鸿沟的线索，让我们开始了解青蛙和蝾螈是如何发展出这些真正特化的性状的。"曼恩对此表示同意，并希望这个隐藏在人们视线中的两栖动物祖先的发现能够激励其他古生物学家仔细观察自己博物馆的化石收藏。"这是一个活跃的研究领域，需要更多的古生物学家重新投入其中，"曼恩说。"古生物学永远不仅仅是恐龙，还有很多很酷的进化故事和谜团等待着我们去解答。我们只需要继续寻找。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

有腿的鱼？3.75亿年前的鱼化石揭开了进化的秘密

有腿的鱼？3.75亿年前的鱼化石揭开了进化的秘密 3.75 亿年前的化石鱼 Tiktaalik roseae 的新骨骼重建图。在一项新的研究中，研究人员利用微型计算机断层扫描（Micro-CT）技术揭示了这种鱼以前隐藏在岩石下的脊椎骨和肋骨。新的重建显示，这种鱼的肋骨很可能连接到骨盆上，这种创新被认为是支撑身体和最终进化出行走的关键。资料来源：宾夕法尼亚州立大学托马斯-斯图尔特包括宾夕法尼亚州立大学生物学家在内的一个研究小组完成了对距今 3.75 亿年的化石鱼 Tiktaalik 的骨骼的新重建，Tiktaalik 是有肢脊椎动物的近亲之一。新的重建结果表明，这种鱼的肋骨很可能与骨盆相连，这种创新被认为是支撑身体和最终进化出行走的关键。4 月 2 日，《美国国家科学院院刊》发表了一篇论文，介绍了利用微型计算机断层扫描技术（micro-CT）扫描化石并揭示出以前隐藏在岩石下的鱼类脊椎骨和肋骨的新重建方法。宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院生物学助理教授、研究小组负责人之一汤姆-斯图尔特（Tom Stewart）说："Tiktaalik于2004年被发现，但其骨骼的关键部分尚不为人知。这些新的高分辨率微CT扫描向我们展示了Tiktaalik的脊椎骨和肋骨，使我们能够全面重建它的骨骼，这对于了解它是如何在世界上移动的至关重要"。大多数鱼类的脊椎骨和肋骨在躯干的长度上是相同的，而有肢脊椎动物的轴向骨骼则不同，从头部到尾部，脊椎骨和肋骨的差异很大。这种区域化的进化使得脊椎动物能够发挥特殊的功能，其中之一就是骶骨区的肋骨与骨盆之间的机械连接，从而使后肢能够支撑身体。鱼类的骨盆鳍在进化过程中与四足动物（包括人类在内的四肢脊椎动物）的后肢有关。在鱼类中，骨盆鳍和骨盆腰的骨骼相对较小，可以在体内自由浮动。研究人员解释说，在步行的进化过程中，后肢和骨盆变得大得多，并与脊椎骨形成连接，以此来支撑与支撑身体有关的力量。斯图尔特说："Tiktaalik之所以引人注目，是因为它让我们看到了这一重大的进化转变。在它的整个骨骼中，我们看到了鱼类和水中生活的典型特征与陆栖动物特征的结合。"最初对 Tiktaalik 的描述主要集中在骨骼的前部。化石经过精心制作，去除周围的岩石基质，露出头骨、肩带和胸鳍。这一区域的肋骨较大且膨胀，表明它们可能以某种方式支撑着身体，但尚不清楚它们的具体功能。2014 年，在与骨架其他部分相同的位置发现了该鱼的骨盆，也对基质进行了清理和描述。斯图尔特说："从过去的研究中，我们知道骨盆很大，而且我们感觉后鳍也很大，但直到现在，我们还无法说明骨盆是否或如何与轴骨架相互作用。这次重建首次展示了这一切是如何结合在一起的，并为我们提供了关于行走最初可能是如何进化的线索。"研究人员解释说，与我们的髋部不同，我们的骨骼紧紧地贴在一起，而提克塔利克的骨盆和轴骨架之间的连接很可能是由韧带构成的软组织连接。"而Tiktaalik有专门的肋骨，这些肋骨通过韧带与骨盆相连。这真的令人吃惊。这种生物有如此多的特征一对大的后附肢、大骨盆、骨盆和轴骨架之间的连接这些都是步行起源的关键。虽然 Tiktaalik 可能不是在陆地上行走，但它肯定在做一些新的事情。这是一种可以用后鳍支撑自己并推动自己的鱼"。新的骨骼重建还揭示了Tiktaalik鱼头部活动的特殊性，以及该鱼骨盆鳍解剖的新细节。芝加哥大学罗伯特-R-本斯利生物和解剖学杰出服务教授尼尔-舒宾（Neil Shubin）是论文的作者之一，他说："能看到如此生动的Tiktaalik骨骼细节令人难以置信。这项研究为探索 3.75 亿年前这种动物如何活动并与环境互动奠定了基础。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

古生物学家发现距今1800万年的新品种虾虎鱼化石

古生物学家发现距今1800万年的新品种虾虎鱼化石 勒芒大学古生物学家发现了一种新的虾虎鱼化石属，揭示了虾虎鱼这一欧洲最多样化鱼类的早期进化阶段和栖息地适应性。图为新属†Simpsonigobius的鱼化石。图片来源：Moritz Dirnberger通过鉴定淡水虾虎鱼化石的一个新属，卢塞恩大学"地球生物学和古生物学"国际硕士课程的学生和卢塞恩大学地球与环境科学系教授、古生物学家贝蒂娜-莱辛巴赫（Bettina Reichenbacher）取得了一项发现，为了解这些鱼类的进化史提供了重要依据。新属†Simpsonigobius小鱼在土耳其距今1800万年前的岩石中被发现，其最大尺寸为34毫米，具有独特的形态特征组合，包括形状独特的耳石（听石）。为了确定†Simpsonigobius在鹅膏鱼系统发育树中的关系，研究人员利用了一个"总证据"系统发育数据集，并对该数据集进行了改进，以便将48个活体物种和10个化石物种的48个形态特征和来自5个基因的遗传数据结合起来。此外，研究小组还首次对虾虎鱼化石物种采用了"尖端定年法"。这是一种系统发生学方法，利用系统发生树中化石（=尖端）的年龄来推断整个类群进化历史的时间。研究结果表明，新属是"现代"虾虎鱼科（虾虎鱼科和背眼虾虎鱼科）中拥有同类骨骼的最古老成员，也是现代虾虎鱼科中最古老的淡水虾虎鱼。尖端定年分析估计戈壁虾虎鱼科出现于距今3410万年前，而牛虾虎鱼科出现于距今3480万年前，这与之前使用其他方法进行的定年研究一致。此外，研究人员首次将虾虎鱼化石纳入随机栖息地绘图中，发现虾虎鱼在其进化史的初期可能具有广泛的耐盐性，这对之前的假设提出了挑战。"†Simpsonigobius的发现不仅为Gobioidei鱼类增添了一个新属，而且为这些多样化鱼类的进化时间表和栖息地适应性提供了重要线索。我们的研究凸显了利用现代方法分析化石记录以更准确地了解进化过程的重要性，"Reichenbacher 说。第一作者莫里茨-迪恩伯格（Moritz Dirnberger）目前是蒙彼利埃大学的博士生，他补充道："这些发现有望为进一步研究虾虎鱼的进化以及环境因素在形成其多样性方面的作用铺平道路。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

生物学家通过珊瑚追查海洋生物发光的古老起源

生物学家通过珊瑚追查海洋生物发光的古老起源 生物发光生物通过化学反应产生光的能力在自然界中已经独立进化了至少94次，并参与了包括伪装、求偶、交流和狩猎在内的大量行为。到目前为止，最早的动物生物发光起源被认为是在大约 2.67 亿年前，在被称为"介形纲"的小型海洋甲壳类动物身上。但是，对于这种能发光的特性，生物发光的起源却一直很模糊。2009 年在巴哈马群岛展示生物荧光的八射珊瑚 Isidella sp.图片来源：Sönke Johnsen博物馆的珊瑚馆馆长、该研究的资深作者 Andrea Quattrini 说："没有人知道为什么动物中会首次出现这种进化。"但是，对于夸特里尼和主要作者、博物馆研究助理、前博士后丹尼尔-德里奥说，要最终解决生物发光进化的原因这个更大的问题，他们需要知道这种能力是什么时候首次出现在动物身上的。为了寻找这种特性的最早起源，研究人员决定回溯八射珊瑚的进化史。八射珊瑚是一种进化古老、经常发出生物光的动物，包括软珊瑚、海扇和海笔。与硬珊瑚一样，八射珊瑚也是一种微小的群体性珊瑚虫，它们分泌的框架成为它们的避难所，但与它们的石质亲戚不同的是，这种结构通常是柔软的。会发光的八射珊瑚通常只有在受到碰撞或其他干扰时才会发光，因此它们发光的确切功能还有点神秘。德里奥说："我们想弄清生物发光的起源时间，而八射珊瑚是地球上已知会发出生物发光的最古老的动物群体之一。所以，问题是它们是什么时候发展出这种能力的？"无独有偶，夸特里尼和哈维-马德学院的凯瑟琳-麦克法登在2022 年完成了一棵极为详细、证据确凿的八射珊瑚进化树。夸特里尼和她的合作者利用来自185种八射珊瑚的遗传数据绘制了这幅进化关系图，即系统发生图。有了这棵以基因证据为基础的进化树，德里奥和 Quattrini 便根据两块已知年龄的八射珊瑚的物理特征，将它们放入进化树中。科学家们利用这些化石的年龄和它们各自在章鱼进化树中的位置，大致推算出了章鱼支系分裂成两个或多个分支的时间。接下来，研究小组绘制出了系统进化树中具有生物发光物种的分支。在确定了进化树的日期并标注了包含发光物种的分支之后，研究小组利用一系列统计技术进行了一项名为"祖先状态重建"的分析。Quattrini说："如果我们知道今天生活的这些章鱼物种具有生物发光特性，我们就可以利用统计学推断出它们的祖先是否极有可能具有生物发光特性。具有共同特征的现存物种越多，随着时间的推移，这些祖先也可能具有这种特征的概率就越高。"研究人员在重建祖先状态时使用了许多不同的统计方法，但都得出了相同的结果：大约 5.4 亿年前，所有八射珊瑚的共同祖先很可能是生物发光体。这比之前被称为最早进化出生物荧光的发光甲壳动物早了 2.73 亿年。八射珊瑚有数千种生活代表，而且生物发光的发生率相对较高，这表明这种特性在八射珊瑚的进化成功中发挥了作用。研究人员说，虽然这进一步引出了八射珊瑚使用生物发光到底是为了什么的问题，但生物发光被保留了如此之久这一事实凸显了这种交流方式对于它们的适应和生存是多么重要。既然研究人员已经知道所有八射珊瑚的共同祖先很可能已经具备了自身发光的能力，那么他们就有兴趣更彻底地研究一下，在八射珊瑚类的 3000 多个现存物种中，哪些物种还能发光，哪些物种已经失去了这种特性。这将有助于找到与生物发光能力相关的一系列生态环境，并有可能阐明其功能。为此，德里奥说，她和她的一些合著者正在努力创造一种基因测试，以确定这些物种是否具有荧光素酶（一种参与生物发光的酶）基因的功能拷贝。对于光度未知的物种，这种测试将使研究人员能够更快、更容易地得到答案。除了揭示生物发光的起源，这项研究还提供了进化背景和见解，为今天监测和管理这些珊瑚提供了参考。珊瑚普遍受到气候变化和资源开采活动的威胁，尤其是捕鱼、石油和天然气开采和泄漏，以及最近的海洋矿物开采。这项研究为博物馆的海洋科学中心提供了支持，该中心旨在推动并与世界分享海洋知识。德里奥和Quattrini说，在科学家们弄清发光能力最初进化的原因之前，还有很多东西需要学习，尽管他们的研究结果将发光能力的起源置于进化时间的深处，但未来的研究仍有可能发现生物发光的历史更为久远。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：