这对失散4.38亿年的兄弟被发现时 竟然相距不到200公里

这对失散4.38亿年的兄弟被发现时竟然相距不到200公里“裂吻”，裂开才有用的那种这次发现的“九江江夏鱼”是一种什么鱼呢？在系统分类上，它们属于盔甲鱼亚纲真盔甲鱼目曙鱼科江夏鱼属，典型特征是中背孔前端向前延伸至头甲吻缘并使吻缘裂开，即“裂吻”。拥有裂吻的盔甲鱼类——西坑裂吻鱼（图片来源：郭肖聪绘）“裂吻”听起来像是不那么健康的样子，但对盔甲鱼类来说，有“裂吻”或许是件好事。中背孔是盔甲鱼类的鼻孔，盔甲鱼类的鼻孔与口腔直接相通，水流经鼻孔进入口腔继而进入鳃，进行气体交换。因此，中背孔是盔甲鱼类重要的呼吸器官。绝大多数盔甲鱼类的中背孔向头甲背侧开口，只能吸入来自头甲上方的水流，而“裂吻”使得盔甲鱼类的中背孔增加了一个向前和向下的开口，这样的话，在游泳的过程中，中背孔能够同时接受来自头甲上方、前方和下方三个方向的水流。因此，科学家推测，“裂吻”能够大大提高盔甲鱼呼吸时的进水效率。形态各异的盔甲鱼中背孔（图片来源：杨定华绘）在盔甲鱼类中，“裂吻”这一特征是九江江夏鱼首先演化出来的。科学家们曾经在另一种盔甲鱼类——西坑裂吻鱼的化石中也发现过“裂吻”这一特征，但这种盔甲鱼是在九江江夏鱼出现“裂吻”的300万年之后才出现这一特征的。那这两种盔甲鱼之间有什么关系呢？九江江夏鱼是西坑裂吻鱼的“老祖宗”吗？答案是：它们之间没关系。江夏鱼与裂吻鱼属于完全不同的两个演化支系，前者属于曙鱼科，代表了最原始的真盔甲鱼目支系；后者则属于中华盔甲鱼科，代表了更加进步的真盔甲鱼目支系。虽然都是属于真盔甲鱼目，但江夏鱼和裂吻鱼是由两个不同的鱼类祖先分别演化而来，二者之间并不是世代继承的关系。这种两个不同支系的生物因生活在相似的环境中而演化出相同性状的现象，叫作平行演化。“裂吻”这一特征既存在于曙鱼科，又存在于中华盔甲鱼科，表明“裂吻”在真盔甲鱼目中至少独立起源了两次。除了“裂吻”之外，江夏鱼还平行演化出此前科学家们认为仅存在于多鳃鱼目和华南鱼目的特征，如头甲后部发育出中背棘和中背脊。中背棘和中背脊在功能上类似飞机的垂直尾翼，能使盔甲鱼类在游泳的时候保持平衡，防止身体的倾斜。这一系列特征的出现，表明真盔甲鱼目在演化初期就已经做出了与进水效率、保持平衡等有关的多种演化尝试，呈现出较高的形态多样性。九江江夏鱼（Jiangxialepisjiujiangensis）化石照片（图片来源：盖志琨摄）找到九江江夏鱼不仅丰富了我们对于志留纪早期真盔甲鱼类物种多样性的认识，也这对深入理解志留纪早期盔甲鱼类的辐射演化及生物古地理具有十分重要的意义。古生物学家们是怎么做“推理题”的？做古生物研究，常常就像“做推理题”。这次发现的九江江夏鱼化石，又给古生物学家们出了几道难题，不过科学家们都是从蛛丝马迹中找到答案的高手，这次也不例外，他们这次发现了九江江夏鱼的迁徙路线。怎么发现的？看看下面的推理过程吧。九江江夏鱼属于盔甲鱼类，我们就从盔甲鱼类的生活环境和迁徙路线开始推理，再来进一步了解九江江夏鱼。要想知道盔甲鱼类的生活环境，古生物学家们总结了两步法。第一步：观察一下化石本身的生态特征。盔甲鱼类的头甲均强烈扁平化，口位于腹侧、眼睛和鼻孔均位于背侧。科学家会根据眼睛位于头甲背侧，推测出它们营底栖生活，这是因为背侧的眼睛仅能够接收来自头甲上方的视野，头甲下方便成了鱼类的视野盲区，因此只有营底栖生活才能使它们更快地发现捕食者，从而逃避敌害。同时，盔甲鱼类属于无颌类，它们没有演化出能够咬合的颌，也就是“下巴”，因此只能靠滤食为生，位于头甲腹侧的嘴巴指示盔甲鱼类主要过滤底层水或底泥中的藻类或有机质。通过这些生态特征，能够推理出它们是一类营底栖滤食性生活的无颌类。另外，它们披有厚重的外骨骼，缺少成对的偶鳍。然而，体形轻盈和拥有成对偶鳍对鱼类来说非常重要，因为胸鳍和腹鳍相当于脊椎动物的前肢和后肢，主要的功能是使鱼体前进、保持平衡、控制方向或行进中及时“刹车”。还没有演化出偶鳍的盔甲鱼类本身就不善游泳，再加上外骨骼头甲这个“累赘”，因此，盔甲鱼类的游泳能力不强。九江江夏鱼（上）和后棘江夏鱼（下）（图片来源：史爱娟绘）底栖为主的生活方式和较弱的运动能力使得盔甲鱼类扩散迁移的能力有限，推测盔甲鱼类生活在古陆边缘的浅海环境。浅海接受了大量经由河流等外动力搬运来的沉积物质和海蚀作用剥蚀下来的物质，沉积物来源十分丰富，有机质含量也远远高于平静的深海。加上浅海带阳光充足，氧气充分，非常适合盔甲鱼类这样的底栖滤食者生活。其实，在现代海洋当中，绝大多数的底栖生物也都在浅海带大量繁殖，其种类和数量远远超过其余各带。另外，科学家推测，盔甲鱼类只能沿着古海岸线进行迁移，而无法完成跨大洋的扩散。这是因为跨大洋迁移是一项艰难的任务，鱼类需要满足多种条件才能完成这一壮举。比如它们需要有足够强的游泳能力，以便在漫长的迁徙中保持体力和速度，还需要有充足的食物来源供给，以应对长时间的迁移和食物缺乏的挑战。显然，对于“笨重”又以“吃土”为生的盔甲鱼类，跨大洋迁移不太可能。现实条件只允许它们待在自己的“舒适区”，沿着古陆边缘的浅海环境进行扩散。第一步观察结束，就该第二步，看古地理分布了。从特列奇早期盔甲鱼类的古地理分布来看，可以发现它们的古地理分布明显受到海洋环境的制约，基本只分布在古陆的边缘。古地理研究表明，4.38亿年前的志留纪早期，以我国长江流域为主的华南板块曾是一片广阔的海洋，被称为扬子海。该海域又被进一步分为上、下扬子海，两者之间存在一片狭长的浅海海域——九江海峡。湖北武汉和江西武宁两地隔九江海峡跨海相望，最近处直线距离相距不足200公里。华南地区志留纪兰多维列世特列奇期早期古地理图和盔甲鱼类化石产地（图片来源：山显任修改自陈旭、戎嘉余,1996;戎嘉余等,2012;）江西武宁志留纪下红层清水组的温塘化石组合，古鱼类物种多样性最高，几乎涵盖了其他地区该组合的所有属种，这个现象又可以推测出，江西武宁地区可能是盔甲鱼类辐射和扩散的中心之一。这次发现的江夏鱼属，在湖北武汉和江西武宁两地同时发现，说明在志留纪早期，盔甲鱼类可能通过上、下扬子海之间的九江海峡完成跨扬子海的南北迁徙，从而使盔甲鱼类能够沿着扬子海北缘向东、西分别扩散至安徽巢湖和湖北京山。怎么样，这个推理有意思吗？失散了4.38亿年的江夏鱼两兄弟古生物学家们为什么要在“大大的土堆”里面“挖呀挖呀挖”？整日围绕着化石展开工作会不会很无聊？如果你把古生物研究想成一趟替已灭绝生物进行的寻亲之旅，这种研究就变得很有意思了。就以九江江夏鱼为例，其实能找到它，过程十分曲折。在九江江夏鱼发现之前，它的“兄弟”后棘江夏鱼就已经在湖北武汉地区被发现了，武汉地区位于扬子海的北缘，而盔甲鱼一直以来被认为仅仅沿着扬子海的南缘扩散。这说明扬子海南北缘之间一定发生过盔甲鱼类交流扩散事件，于是科学家把目光放在了江西九江地区，在4.4亿年前的志留纪早期，那里是距离武汉最近的浅海区域，一定能找到江夏鱼的其他线索。江西九...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420319.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420319.htm

去年发现的翻车鲀认证为人类已知最重硬骨鱼 接近3吨

去年发现的翻车鲀认证为人类已知最重硬骨鱼接近3吨一支科研团队在本周发布的论文中表示，一条巨大的翻车鲀在2021年年底被发现死亡并漂浮到大西洋的亚速尔群岛附近，是目前人类已知的最重“硬骨鱼”（bonyfish）。硬骨鱼也被称为骨鱼，是一种具有主要由骨组织构成的骨骼的鱼类。骨鱼是目前现存最大的脊椎动物。该群由45目、500多科和27000多种组成。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1327323.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1327323.htm

令人震惊的4.39亿年前的"鲨鱼"迫使科学家们重新思考进化的时间线

令人震惊的4.39亿年前的"鲨鱼"迫使科学家们重新思考进化的时间线科学家们对中国新发现的一个棘齿类物种的年龄感到震惊。这一发现是最古老的无争议的有颌鱼，比第一个棘齿鱼的身体化石早了大约1500万年。研究人员的发现最近发表在《自然》杂志上。从数以千计的微小骨骼碎片中重建的新塑梵净山鱼，以著名的联合国教科文组织世界文化遗产梵净山命名，这是一种奇异的鱼类，具有外部骨质"盔甲"和多对鳍刺，使其有别于活着的颚鱼、软骨鲨鱼和鳐鱼，以及骨质鳐鱼和叶鳍鱼。来自中国科学院、曲靖师范大学和伯明翰大学的一个研究小组对梵净山鱼的检查显示，该物种在解剖学上接近于统称为刺鲨的已灭绝的刺"鲨"群。与现代鲨鱼不同的是，棘齿类动物的肩部有皮肤骨化现象，这种现象在有颌鱼类中原始存在。重建海洋中的梵净山鱼效果图梵净山鱼的化石遗骸是在中国贵州省石阡县荣西地层的骨床样本中发现的。这些发现提供了可核实的证据，证明主要的脊椎动物群在所谓的"鱼类时代"开始的4.2亿年前就已经开始了多样化。科学家们发现了使梵净山鱼区别于其他所有已知脊椎动物的特征。它的胸骨、胸骨前和骨盆前的刺与真皮肩胛骨板融合成一个整体。此外，人们发现肩板的腹侧部分延伸到胸鳍棘的后缘。该物种拥有独特的躯干鳞片，这些鳞片的冠部是由一排类似牙齿的元素（odontodes）组成的，上面有不规则的结节状脊。奇怪的是，在鳞片中记录了齿状物的生长，但在真皮骨架的其他部分，如鳍刺中却没有。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（IVPP）的朱敏教授说："这是已知解剖学最古老的有颌鱼。新的数据使我们能够将梵净山鱼置于早期脊椎动物的系统发育树中，并获得关于导致重要脊椎动物适应性（如颚、感觉系统和成对的附属物）起源的进化步骤的急需信息。"从一开始，科学家们就清楚地知道，梵净山鱼的肩部腰部及其鳍刺阵列，是确定这个新物种在早期脊椎动物进化树上的位置的关键。出乎意料的是，梵净山鱼的骨骼化石显示了广泛的吸收和重塑的证据，这些证据通常与包括人类在内的骨质鱼类的骨骼发育有关。首席作者、曲靖师范学院的研究员普拉门-安德烈夫博士说："这种程度的硬组织改造在软骨鱼类中是前所未有的，这个群体包括现代软骨鱼类和它们的灭绝祖先。这说明在有颌鱼多样化开始时，矿化骨架的发育可塑性比目前了解的要大"。梵净山鱼的吸收特征在孤立的主干鳞片中最为明显，这些鳞片显示出牙状的冠状元素的脱落和鳞片基部的真皮骨的移除。薄片标本和断层扫描片显示，这个吸收阶段之后是替代冠状元素的沉积。令人惊讶的是，这种骨骼重塑的最接近的例子是在已灭绝的和活着的骨鱼的牙齿和皮牙（denticles）中发现。然而，在梵净山鱼中，吸收并不像在骨鱼中发生的那样以单个牙齿或齿条为目标，而是去除一个包括多个鳞片齿条的区域。这种奇特的替换机制与有颌脊椎动物典型的牙齿/齿条替换相比，更接近于骨骼修复。重庆鱼类化石库是世界上唯一的早期新石器时代的拉格斯塔特，它保存了完整的、从头到尾的颌骨鱼类，为窥视大量出现的"鱼类的黎明"提供了一个无与伦比的机会。对梵净山鱼的系统发育假说采用了从可观察到的特征中得出的数字矩阵，证实了研究人员的最初假设，即该物种代表了原始软骨鱼类的一个早期进化分支。这些结果对我们了解有颌鱼的起源时间具有深远的意义，因为它们与形态学上对软骨鱼和骨鱼共同祖先年龄的估计相一致，将其追溯到大约4.55亿年前，在一个被称为奥陶纪的时期。这些结果告诉我们，缺乏奥陶纪有颌鱼的无可争议的遗迹，可能是由于对相当古老的沉积物序列取样不足。他们还指出，在与梵净山亚种同时期的地层中，对牙齿、下颚和有关节的脊椎动物化石有强烈的保存偏见。"这个新发现使现有的脊椎动物进化模型受到质疑，因为它大大缩短了有颌鱼类从其最接近的无颌祖先中出现的时间框架。"伯明翰大学的IvanJ.Sansom博士说："这将对我们如何评估早期脊椎动物的进化率以及这些群体的形态和分子变化之间的关系产生深远影响。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331527.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331527.htm

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Tiktaalikroseae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（TomStewart）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（NeilShubin）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427428.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427428.htm

考古学家在3.19亿年前的化石中发现世界上最古老的脊椎动物大脑

考古学家在3.19亿年前的化石中发现世界上最古老的脊椎动物大脑动物死后，由于食腐动物或分解，其肉体和器官通常会很快消失。这就只剩下骨头了，在某些情况下，骨头可以化石化，成为我们熟悉的博物馆展品。但是，如果尸体避免暴露在外界环境中，例如被迅速埋葬或被包裹在琥珀等材料中，那么皮肤或羽毛等软组织就可以存活到今天。现在，科学家们发现了已知的最古老的脊椎动物的大脑化石。该记录属于一种3.19亿年前的鱼类，即Coccocephaluswildi，它是构成现代脊椎动物中最大群体的鳐鱼的早期祖先。之前的记录保持者是一条鲨鱼，可以追溯到3亿年前，但其他著名的大脑化石包括3.1亿年前的鲎和1.33亿年前的恐龙。不过，它与已知的最古老的心脏相比毫无优势，后者是在3.8亿年前的鱼类化石中发现的。然而，C.wildi的化石并不是一个新的发现--它是在几乎一个世纪前从一个煤矿中挖出来的。但是在新的研究中，研究人员对该标本进行了CT扫描，以便在不破坏它的情况下检查它的内部，并在头骨中发现了一个明亮的圆球，表明有一种更密集的矿物，也许是黄铁矿。研究小组说，这个圆球看起来很像大脑：它从中间对称，有类似于脑室的空隙，还有似乎是颅神经的丝状物质。科学家放大了头骨所在的区域，进行了第二次更高分辨率的扫描，从而确认了这就是世界上最古老的脊椎动物大脑化石。艺术家对Coccocephaluswildi的印象，突出了其保存的大脑的不寻常的形状研究小组说，这种原始的保存可能是因为该鱼死后很快就被埋在了沉积物下，当时几乎没有氧气存在。一个有利于软组织化石的化学微环境似乎也在其头骨内形成。这一发现也可以填补鱼类进化故事中的一些空白。据研究人员称，C.wildi的大脑与鲟鱼和匙吻鲟的大脑最为相似，而这两种鱼恰好被认为是"活化石"，因为它们在3亿多年前就已经与其他鲼鳍鱼类的进化分道扬镳。弗里德曼说："与所有活着的鳐鱼不同，C.wildi的大脑是向内折叠的。因此，这块化石捕捉到的是鳐鱼大脑的这一标志性特征进化之前的时间。这为我们提供了一些关于这一特征何时进化的约束条件--在关于C.wildi的新数据之前，我们没有很好地掌握这一点。"该团队认为，这种大脑保存的情况比以前认为的更常见。在未来的工作中，他们计划开始寻找它们。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342833.htm

"翻转剧本"：新研究改写了鳃的进化故事

"翻转剧本"：新研究改写了鳃的进化故事根据不列颠哥伦比亚大学动物学家令人惊讶的新研究，在进化成帮助脊椎动物在水下呼吸之前，鳃在调节血液的盐分和pH值平衡方面发挥了早期和同样重要的作用。资料来源：RashpalDhillon,RushStudio"我们的工作表明，我们蠕虫类祖先的早期、简化的鳃在离子调节中发挥了重要作用。"领导这项研究的英属哥伦比亚大学（UBC）动物学家MichaelSackville博士说："这种作用可能早在鳃诞生之初就已经产生了，远在它们在呼吸中发挥任何作用之前。这翻转了我们对鳃和鳃功能如何演变的理解。"不列颠哥伦比亚大学的研究人员利用三种有代表性的动物作为基础，了解鳃是何时以及如何获得其功能的。资料来源：不列颠哥伦比亚大学的迈克尔-萨克维尔一个多世纪以来，包括达尔文在内的科学家一直被鳃和肺的进化所吸引。在这项研究之前，人们认为鳃最初是在接近脊椎动物生命之初被用于呼吸和离子控制。在这个传统的时间轴上，这两种功能从皮肤同步变成了鳃，帮助脊椎动物从微小的、像虫子一样的生物体转变为较大的、活跃的鱼类。这种从"小而虫"到"大而鱼"的转变是脊椎动物进化中的一个决定性时刻。这项研究比较了三种今天仍然活着但属于不同品系的物种：属于脊椎动物的灯鱼，以及属于脊椎动物近亲的文昌鱼和橡子虫。研究人员推断，这些动物共享的任何鳃的功能都是从一个共同的祖先那里获得的，这个祖先被认为在5亿多年前就已经存在。"我们发现，只有在我们的脊椎动物代表中，鳃被用于呼吸，而且只是随着身体大小和活动的增加，"UBC动物学家和该论文的高级作者ColinBrauner博士说。"但是我们在我们所有三种动物的鳃中发现了离子调节细胞。这使我们能够追溯到鳃部离子调节的起源，一直追溯到早期的脱毛动物，当时非常简单的鳃部结构被认为是首次进化的。这一发现支持了早期脊椎动物的鳃首次用于呼吸的经典知识，但为这个故事增加了一个令人兴奋的新的、更早的章节，显然值得进一步研究。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333317.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333317.htm