作者：孟馨媛 蓋志琨

審核：趙文金

你知道這種丑萌的古魚，為了生存多么拼嗎？你知道這種丑萌的古魚，發(fā)現(xiàn)研究的過程有多曲折嗎？

圖1 東方魚生態(tài)復(fù)原圖（楊定華繪）

這種古魚叫東方魚，是中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所碩士畢業(yè)生孟馨媛在蓋志琨研究員的指導(dǎo)下、近日在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)》上公開發(fā)表的，但其生態(tài)復(fù)原圖所依據(jù)的化石材料卻并不是新近才發(fā)現(xiàn)的。

上世紀(jì)80年代，中科院古脊椎所王俊卿等老一輩古魚類學(xué)家在云南楚雄彝族自治州武定縣開展野外調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了大量的早期古魚類化石。由于化石均較為破碎， 因此這批化石材料在采集回來之后，就被堆放在了中科院古脊椎所的地下標(biāo)本庫，當(dāng)時(shí)并沒有引起更多關(guān)注，因此這批化石就在地下標(biāo)本庫內(nèi)封存、沉睡了30多年。

一直到了2014年，古脊椎所王俊卿先生在重新整理標(biāo)本時(shí)，意外的發(fā)現(xiàn)一塊異樣的、布滿灰塵的化石，用水涮洗后方認(rèn)出是一件保存不完整、但特征明顯的盔甲魚類中的多鰓魚頭甲的一部分，就這樣這塊塵封已久的東方魚化石才重見天日。這塊化石從重見天日到近期正式發(fā)表，又整整等待了近10年，可謂是千呼萬喚始出來。有關(guān)這個(gè)古魚研究成果的發(fā)表也算是給王俊卿先生40年前的野外發(fā)現(xiàn)一個(gè)很好的交代，同時(shí)也是向退休多年的王俊卿先生致以崇高的敬意。

圖2 東方魚新標(biāo)本照片（A，蓋志琨攝）與復(fù)原圖（B，郭肖聰繪）

東方魚最大的特點(diǎn)是“多鰓”，它的鰓囊數(shù)目多達(dá)45對，是史上具有鰓囊數(shù)目最多的盔甲魚類。鰓是盔甲魚類最重要的呼吸器官，兩側(cè)對稱排列于頭甲腹面，能幫助盔甲魚類從水中獲取氧氣。鰓囊越多，魚就越能扛得住缺氧環(huán)境。

現(xiàn)在我們常見到的軟骨魚類，如鯊魚、鰩魚，僅具5-7對鰓，日常食用的鱸魚、黃花魚等硬骨魚也僅有5對鰓。與這些現(xiàn)生魚類相類似，早期盔甲魚類鰓的數(shù)目也較少，僅具6-7對鰓囊，可能代表了盔甲魚類的原始狀態(tài)。東方魚在系統(tǒng)分類上屬于盔甲魚亞綱-多鰓魚目-多鰓魚科，而多鰓魚科是以多鰓魚屬為模式屬命名的。不過，這個(gè)“多鰓魚”，現(xiàn)在看起來多少有點(diǎn)名不副實(shí)了。

事情是這樣的，多鰓魚屬在命名之初，因?yàn)榫哂?2對鰓囊，而刷新了我們對“多鰓”的認(rèn)識（見上文提到的早期盔甲魚類），所以被命名為多鰓魚。2018年，我們在新疆塔里木盆地發(fā)現(xiàn)了一種距今4.38億年的多鰓魚類，是世界上第一種會(huì)像現(xiàn)代的鰩一樣把自己半埋藏起來的盔甲魚類，它的鰓囊也僅僅具有6對。跟它一比，12對鰓囊確實(shí)可以算得上多鰓啦。然而隨著新的化石被發(fā)現(xiàn)，事情逐漸開始失控……

在距今約4.11億年前，多鰓魚類的“多鰓”開始發(fā)展，如多鰓魚具12對，寬甲魚具18對，但鰓囊數(shù)目均少于20對；而在約4.08億年前，盔甲魚的鰓囊數(shù)目在一些類群中已增至30對以上，以東方魚為典型代表，鰓囊數(shù)目可多達(dá)45對。因此，最初以“多鰓”命名的多鰓魚的鰓的數(shù)目與東方魚相比可以說是小巫見大巫、不可同日而語了（多鰓魚叫“多鰓”臉紅不）。

圖3 東方魚（A）、寬甲魚（B）和多鰓魚（C）鰓囊對比圖（郭肖聰繪）

那么鰓囊數(shù)目增多意味著什么呢？

談及盔甲魚類的鰓囊數(shù)目與泥盆紀(jì)海洋缺氧事件的聯(lián)系，這塊新化石為我們指明了揭開謎底的方向。據(jù)上文所述，盔甲魚類鰓囊數(shù)目的成倍增加在志留紀(jì)-泥盆紀(jì)期間是一種演化趨勢。

究其原因，很可能是在泥盆紀(jì)期間，尤其是在距今3.95億年前，陸地維管植物多樣性明顯增多，海平面持續(xù)上升，營養(yǎng)鹽供應(yīng)充足，在幾個(gè)時(shí)間段內(nèi)形成了廣泛分布的黑色頁巖/富有機(jī)質(zhì)沉積，從而消耗了水體底層大量的氧氣，造成淺海環(huán)境處于短期缺氧狀態(tài)，從而導(dǎo)致了一次大的脊椎動(dòng)物滅絕事件。

而盔甲魚類一直被認(rèn)為生存在淺?；?yàn)I海環(huán)境，含氧量低的淺海環(huán)境為它們的生存制造了障礙，即使一些盔甲魚已經(jīng)擁有了大量的鰓囊來強(qiáng)化呼吸，但它們絕大部分還是在這次因缺氧造成的滅絕事件中消失了。東方魚擁有史上數(shù)目最多的鰓囊，很可能是幫助它們在含氧量低的淺海環(huán)境中幸存下來的秘密武器，使它又多活了近2000萬年。

圖4 盔甲魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與志留紀(jì)-泥盆紀(jì)期間屬級多樣性變化（孟馨媛、楊定華繪）

東方魚新標(biāo)本的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了中泥盆世多鰓魚類在云南地區(qū)的地質(zhì)空白，并將東方魚屬的生存時(shí)代從距今大約4.1億年前向后延續(xù)了大約2000萬年，同時(shí)也對探討盔甲魚類的鰓囊數(shù)目與早泥盆世海洋缺氧事件的協(xié)同演化有重要意義。

東方魚新標(biāo)本的發(fā)現(xiàn)，也是迄今為止我國第二個(gè)中泥盆世盔甲魚類的化石記錄，第一個(gè)記錄為產(chǎn)自廣西博白的近中顯眶魚，保存十分不完整。而目前唯一比這兩個(gè)記錄在時(shí)代上更晚的盔甲魚類化石發(fā)現(xiàn)于寧夏中寧，時(shí)代為晚泥盆世。這便帶來了另一個(gè)未解之謎，盔甲魚類是從何時(shí)起遷徙到寧夏、廣西地區(qū)？該謎團(tuán)有待未來的進(jìn)一步研究給予解答。

說到盔甲魚類鰓囊數(shù)目的演化，很多人可能持有“為了在缺氧環(huán)境下生存，東方魚演化出了數(shù)目眾多的鰓囊”這樣的觀點(diǎn)。其實(shí)這種目的論是對演化論最常見的誤解，要知道變異無方向，選擇有方向，生物不能決定方向，只是能適應(yīng)環(huán)境的東方魚活下來了而已。

古生物學(xué)的相關(guān)工作雖然乍一看跟現(xiàn)在的生活沒什么關(guān)系，但是它既有趣，又有用。從一塊小小的魚化石，就能推測出這么多東西，是不是很棒?。?/p>

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