地球大數(shù)據(jù)支持人類探源基礎(chǔ)研究產(chǎn)出重大成果
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近期,地球大數(shù)據(jù)專項項目五中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在重慶、貴州等地志留紀(jì)早期距今約4.4億年的地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫庫”和“貴州石阡化石庫”,增添了我國又一個世界級的特異埋藏化石庫,填補了全球志留紀(jì)早期有頜類化石記錄的空白,首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據(jù)。團隊采用新技術(shù)新方法對這些魚類化石開展了詳細研究,在有頜類最早期分化、重要器官和身體構(gòu)型演化等重要科學(xué)問題的探索中取得新進展,刷新了傳統(tǒng)認(rèn)知?!蹲匀弧冯s志于9月29日以封面文章形式同期發(fā)表團隊的4篇學(xué)術(shù)論文,集中報道了這批有關(guān)有頜類起源與最早期演化的研究成果。
志留紀(jì)早期五種古魚的三維復(fù)原圖(中科院古脊椎動物與古人類研究所供圖)
近十年來,朱敏團隊踏遍我國志留紀(jì)地層可能含魚的二百多個地點,終于在華南志留紀(jì)早期地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”,發(fā)現(xiàn)大量特異埋藏保存的完整志留紀(jì)早期魚類化石,找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。應(yīng)用高精度CT、性狀大數(shù)據(jù)分析、流體動力學(xué)模擬等新技術(shù)新方法,團隊向世界首次展示出最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形等過去完全未知的最早有頜類身體結(jié)構(gòu)與解剖學(xué)信息,為解答 “從魚到人” 探源最初階段的一系列重要科學(xué)問題提供了確鑿證據(jù),改寫了有頜脊椎動物早期演化歷史的各個方面。
“貴州石阡化石庫”時代為蘭多維列世(志留紀(jì)早期)埃隆期最晚期,約4.39億年前,含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。其中,雙列黔齒魚(Qianodus duplicis)的齒旋代表最古老的有頜類牙齒,將牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬年。而新塑梵凈山魚(Fanjingshania renovata)棘刺的發(fā)現(xiàn)顯示,早在志留紀(jì)早期,原始軟骨魚類已經(jīng)演化出典型的柵棘魚形態(tài),同時具有硬骨魚類的組織學(xué)特征。上述進展也讓奧陶紀(jì)、志留紀(jì)魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期爭論塵埃落定。
“重慶特異埋藏化石庫”時代為蘭多維列世特列奇期,約4.36億年前,是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫,堪稱“魚類的黎明”。這是繼澄江生物群、熱河生物群之后,又一個在我國發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹演化重要節(jié)點提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級特異埋藏化石庫,將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬年,將若干人類身體結(jié)構(gòu)的起源追溯到4.36億年前的化石魚類中。重慶特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)的古魚化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全,而且保存十分完整、精美,我們得以一窺志留紀(jì)初期脊椎動物特別是有頜類的全貌。
志留紀(jì)蘭多維列世重慶生物群生態(tài)復(fù)原圖(中科院古脊椎動物與古人類研究所供圖)
其中,無頜的盔甲魚類靈動土家魚(Tujiaaspis vividus)為脊椎動物成對附肢起源提供關(guān)鍵化石證據(jù);有頜的蠕紋沈氏棘魚(Shenacanthus vermiformis)是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚,確證了鯊魚是從“披盔戴甲”的祖先演化而來。而另一種有頜魚類奇跡秀山魚(Xiushanosteus mirabilis)則糅合了多個盾皮魚大類的特征,為探究有頜類生命之樹根部主要類群的起源,和脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。
“重慶特異埋藏化石庫”化石照片(中科院古脊椎動物與古人類研究所供圖)
朱敏院士表示,此次發(fā)現(xiàn)第一次大規(guī)模展示了志留紀(jì)魚群特別是有頜類的面貌,揭示了早期有頜類崛起的過程:最遲到4.4億年前,有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮;到志留紀(jì)晚期,更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開始擴散到全球??梢灶A(yù)見,“重慶特異埋藏化石庫“和“貴州石阡化石庫”未來還將繼續(xù)為解開有頜類起源的重重謎團做出持續(xù)貢獻。
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新華視點:遠古發(fā)現(xiàn)丨4.4億年前魚類化石揭示有頜脊椎動物的崛起
中科院之聲:“從魚到人”探源研究取得重大突破
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