钝齿宏颌鱼化石，发现于云南曲靖志留纪晚期(约4.23亿年前)地层中，全长1米有余，是当时最大的鱼类。从完整的头颅化石中可以看到，嘴里交错长着小帽状的“齿垫”，上面密布小牙。
全长仅3厘米的重庆始骨鱼化石，发现于重庆秀山志留纪早期(约4.36亿年前)地层中，从头到尾完整保存，是目前已知最古老的硬骨鱼类化石。 以上图片均为赵钢摄
网友：之前听过一种说法——人类是由鱼变的。有证据能证明吗？亿万年前的鱼长什么样，和现在的鱼有啥不同？
编辑：“从鱼到人”，是古生物学家从石头里一点点敲出来的真相，有着丰富的化石证据。长达5亿年的演化史，藏着陆地脊椎动物的身世之谜，是人类探索生命起源最具吸引力的话题之一。经过10余年野外发掘与室内研究，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队，在前不久发现了距今4.36亿年前的硬骨鱼类化石，并揭示两种原始硬骨鱼类的形态及颌、牙齿、脑颅等部位的重要特征，相关成果在国际学术期刊《自然》发表。本期“院士讲科普”，我们邀请朱敏院士，解读亿万年前的硬骨鱼化石，填补“从鱼到人”演化链条中曾缺失的关键信息。
为什么说鱼是人类的祖先
人类的祖先是猿还是鱼？
“正确答案是，猿和鱼都是我们的祖先。相较于猿，鱼类更早，‘从鱼到人’演化长达5亿年。”中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员朱敏说，包括人类在内，所有四足动物(陆地脊椎动物)都源自远古的鱼类祖先。
其演化脉络大致为：从无颌鱼类开始，历经原始有颌鱼类、硬骨鱼类，之后，又出现了一类肉鳍鱼，它们的鱼鳍不是薄薄一片，而是肉厚、骨头硬，里面的骨骼排列，与人类手臂、腿骨十分相似。
有颌类的出现与崛起是“从鱼到人”演化史中最关键的跃升之一。“最早的脊椎动物没有上下颌。”朱敏介绍，在奥陶纪，演化史上发生一次重大革新——颌的出现，让动物能够主动捕食、撕咬和咀嚼，极大扩展了食物范围。
如今，地球上现存绝大多数的脊椎动物都具有颌骨——也就是有上颌和下巴，并被统称为有颌脊椎动物或有颌类。
有颌鱼类包含四大类群，其中两类已经灭绝，剩余的两类，一类是以鲨鱼为代表的软骨鱼，一类是硬骨鱼。
“可以说，硬骨鱼类是脊椎动物演化的主干，其现存的两大支系辐鳍鱼类和肉鳍鱼类，占据了水中与陆地的广阔生态位。”朱敏说，“其中辐鳍鱼类演化出3万多个物种，包括我们日常所见的绝大多数鱼类；肉鳍鱼类中的一支则在泥盆纪登陆，演化出包括我们人类在内的所有四足动物。”
硬骨鱼类又起源于什么呢？过去学界所知的硬骨鱼化石大多是泥盆纪已经特化的辐鳍鱼类与肉鳍鱼类，而这两大类群分异前的原始硬骨鱼类(硬骨鱼类干群)化石信息则缺失。
辐鳍鱼类与肉鳍鱼类的最近共同祖先形态如何？最早的硬骨鱼是否已经拥有后来硬骨鱼的主要特征？“这些问题都无法通过研究现生物种或出现时代较晚的硬骨鱼类化石来回答。”朱敏说，要解开这些谜题，必须找到缺失的两大类群分异前的原始硬骨鱼类(硬骨鱼类干群)化石信息。
原始硬骨鱼化石现身，解开半个世纪前的谜题
20世纪下半叶，古鱼类学家张弥曼在云南曲靖发现原始肉鳍鱼类化石杨氏鱼。自此，学界将目光聚焦在中国南方，希望在这里找到确凿的硬骨鱼类干群化石证据。
1999年，朱敏就与团队在曲靖地区考察和挖掘。但直到2012年，他们才逐渐发现硬骨鱼类干群化石的蛛丝马迹。
“那一年，我们在云南曲靖志留纪晚期的地层中发现了零散的硬骨鱼类下颌，最长的接近20厘米。”朱敏说。这些下颌内侧长着一排小丘状的凸起。当时推测，这些凸起是特化的牙齿，能够压碎硬壳食物，因此科研人员将这种硬骨鱼命名为钝齿宏颌鱼，并认为它属于肉鳍鱼类。
随后，在云南曲靖、重庆秀山等地，相继又有一些重要的硬骨鱼类干群化石不断现身。
经过10余年野外发掘与室内研究，朱敏团队取得了两大关键发现：一是在重庆秀山志留纪早期地层中，发现了全球已知最早的完整硬骨鱼化石——重庆始骨鱼；二是在云南曲靖志留纪晚期地层中，通过高分辨率CT成像技术，详细解析了志留纪最大的脊椎动物——钝齿宏颌鱼的完整头部结构和牙齿形态，解开了困扰学界半个世纪的齿垫归属谜题。
齿垫是什么？“研究发现，宏颌鱼牙齿排列为内外两列，之前发现的小丘状凸起，实际上是内齿列的独特齿座，上面还长着带密集小齿的齿垫，这种奇特的结构，是硬骨鱼类的原始齿列特征。”朱敏说，宏颌鱼关联的齿垫与齿座结构，解开了半个世纪前在波罗的海志留纪地层中发现的零散齿垫化石着生之谜，明确其归属于早期硬骨鱼类的内齿列。
身长仅3厘米的小鱼，改写演化家谱
重庆始骨鱼生活于4.36亿年前，全长仅3厘米，头尾却完整保存，不仅早于过去已知的硬骨鱼类大化石，而且比过去已知最早的硬骨鱼微体化石还要早。
“这种小型古鱼兼具原始与进步特征：身体呈流线形，只有一个背鳍，这些特征都接近早期辐鳍鱼类，但没有硬骨鱼特有的鳞质鳍条，且有仅见于软骨鱼和盾皮鱼的臀鳍棘刺。”朱敏说，“始骨鱼的发现证明，硬骨鱼类重要特征形成的时间，远比我们此前所认知的更早。”
与之形成鲜明对比的是，发现于云南曲靖志留纪晚期地层中的钝齿宏颌鱼，全长超过1米，是志留纪最大的脊椎动物。团队经过近10年时间，经过数十次尝试，使用先进的成像技术和计算机三维重建和复原，还原了其完整的头部三维结构和深藏内部的解剖特征。
系统发育分析确定，重庆始骨鱼、钝齿宏颌鱼均属于过去了解甚少的硬骨鱼类干群，代表了辐鳍鱼与肉鳍鱼分异前的原始类型。
“这两个原始硬骨鱼类的发现，丰富了有颌类早期辐射演化的认知，明确了早期硬骨鱼颌与牙齿的演化轨迹。”朱敏说，志留纪的2000万年中，硬骨鱼类已经非常多样化，演化出较大的体形，成为生态系统中的顶级掠食者，并分化出肉鳍鱼类和辐鳍鱼类，为它们后续成为地球上最繁盛的脊椎动物类群，以及“从鱼到人”奠定了基础。
此次成果进一步证实，我国南方是硬骨鱼乃至整个有颌脊椎动物起源的摇篮。不过，在“从鱼到人”的演化链条中，仍有大量缺失的环节等待填补。未来，对志留纪有颌脊椎动物的持续研究，将推动学界破解更多“从鱼到人”早期演化历程中的重要科学问题。
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