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致敬科创者丨4.36亿年前的古鱼化石藏着“从鱼到人”的演化秘密

2026-10-17 06:13:13

第1眼TV-华龙网讯(记者 梁浩楠)10月16日,重庆市科学技术奖励大会上,2025年度重庆市科学技术奖公布。由重庆地质矿产研究院、重庆古生物研究院、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所联合完成的“重庆生物群与有颌脊椎动物早期演化”项目获重庆市自然科学奖一等奖。

朱敏。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄
朱敏。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄

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介绍,该项目在重庆秀山取得世界级发现——“重庆特异埋藏化石库(重庆生物群)”,是目前全球唯一保存志留纪早期完整有颌脊椎动物化石的特异埋藏化石库,首次揭示了4.36亿年前有颌脊椎动物的确切面貌与身体构型,填补了有颌脊椎动物早期演化史的长期空白。

3种古鱼

还原4.36亿年前的海洋生命图景

在重庆自然资源科普馆内,记者见到展现亿年前远古生物的科普展陈。其中,“重庆生物群”主题板再现志留纪时期的远古海洋,奇迹秀山鱼、蠕纹沈氏棘鱼、灵动土家鱼穿行其间,还原出4.36亿年前的海洋生态图景。

市民观看鱼形动物化石展出。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄
市民观看展览。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄

这三种古鱼生活于4.36亿年前,正是“重庆特异埋藏化石库”中发现的3种志留纪古鱼新属种,也是解开“从鱼到人”演化谜题的核心物证,填补了全球志留纪早期有颌类化石记录的空白。

其中,奇迹秀山鱼,不同于以往任何一种盾皮鱼类,糅合了多个盾皮鱼大类的特征,其颅顶甲型式为从盾皮鱼式向硬骨鱼式演化过程中的一个中间状态,为探究有颌类生命之树根部主要类群的起源提供了珍贵资料。

灵动土家鱼,一种没有颌部的盔甲鱼类,其头甲保存了奇特的侧线系统。令人惊奇的是,其身体完整保存了下来,这在盔甲鱼类中属于首例,从保存的身体部分可以观测到其体侧成对的连续鳍褶。研究表明,这些连续鳍褶是有颌鱼类偶鳍,或者包括人类在内的四足动物四肢的雏形。

蠕纹沈氏棘鱼,一种软骨鱼类,是我国首次发现的软骨鱼类大化石,也是世界上目前发现最早的关联保存的软骨鱼类大化石。其具有一个非常特殊的包围肩带的大块膜质骨甲,确证了软骨鱼类是从“披盔戴甲”的祖先——盾皮鱼类演化而来。

朱敏表示,重庆生物群是继澄江生物群、热河生物群之后,又一个在我国发现的、处于生命之树演化重要节点的特异埋藏化石库。该发现首次为有颌类的最早期崛起与辐射分化提供了确切证据,在有颌类最早期分化、重要器官和身体构型演化等重要科学问题的探索中取得了新进展,刷新了世界生命演化史的传统认知。

“从鱼到人”

人类颌骨的远古起源

志留纪时期,距今4.44亿年至4.19亿年前,因地质环境的剧烈变动,推动鱼类身体结构演化出了一系列关键特征,颌部的出现最为重要,是脊椎动物演化史上一个影响极为深远的事件。

朱敏院士在野外观察标本。受访者供图
朱敏院士(左一)在野外观察标本。受访者供图

朱敏介绍,如今地球上现存99.8%的脊椎动物,包括人类在内,都具有颌骨(上颌与下巴),统称为有颌脊椎动物或有颌类。有颌类的出现与崛起是“从鱼到人” 的脊椎动物演化史上最关键的跃升之一,人类的很多重要器官与身体构型都可追溯到有颌类演化之初。

但长期以来,古生物学研究存在巨大缺口:有颌类直到志留纪晚期(4.25亿年前)才出现较完善的化石记录,而分子钟推断的有颌类起源时间不晚于4.5亿年前的奥陶纪晚期,因此,有颌类的早期演化存在一段至少绵延三千万年、横跨整个志留纪的巨大空白。

“近十年来,我们团队踏遍全国志留纪地层可能含鱼的二百多个地点,终于在华南志留纪早期地层中发现‘重庆特异埋藏化石库’,挖掘出大量特异埋藏保存的完整志留纪早期鱼类化石。”朱敏说。

经过研究,团队向世界首次展示出过去完全未知的最早有颌类身体结构与解剖学信息,为解答“从鱼到人”探源早期阶段的一系列重要科学问题提供了确凿证据,改写了有颌脊椎动物早期演化历史的各个方面。

渝东曾经是一片古海

揭秘重庆生物群的形成

“重庆特异埋藏化石库”的发现,首次大规模展示了志留纪鱼群特别是有颌类的面貌,揭示了早期有颌类崛起的过程,最迟到4.4亿年前,有颌类各大类群已经在华南地区生存。到志留纪晚期,更多样、更大型的有颌类属种出现并开始扩散到全球,开启了鱼类登陆并最终演化成为人类的进程。

朱敏介绍,“重庆特异埋藏化石库”在重庆秀山发现。4.36亿年前,重庆东部是华南大陆边缘的陆架,淹没在侵入华南大陆中央的扬子古海之下,从而形成了大量潟湖等适合鱼类生活的环境。

除了鱼类外,这里还生活着许多志留纪的典型无脊椎动物,主要是节肢动物,如翼肢鲎(海蝎)、叶虾等。

“然而,这里是板块边缘构造运动活跃的地区,频发的地震等构造运动在水底掀起大量泥沙,迅速掩埋了狭小水域内的生物。封存在粉砂岩内的鱼类化石大部分都还保存着背上腹下的生活姿态,有的鱼躯体扭曲,仿佛还在做最后的挣扎。”朱敏介绍,重庆生物群的鱼类化石虽然保存完整,但鱼的个体通常都非常小,多为全长3至4cm。

重庆生物群生态复原图。受访者供图
重庆生物群生态复原图。受访者供图

此外,围岩颗粒粗、遇水崩解,对特异埋藏化石库的研究提出了很大挑战,甚至连基本的照相工作都非常困难。

为此,朱敏带领团队历时近三年,使用高精度CT扫描、精细三维重建、扫描电镜元素分析、全光位图像、多元统计分析在内的多种手段开展细致研究和反复探索,使得这些化石“吐露”了大量珍贵的解剖学信息。

目前,相关成果发表于Nature等权威期刊,获国内外广泛引用与高度评价,入选多项科技奖励,实现科研、科普与乡村振兴的深度融合,社会影响显著。

(作者 华龙网)
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