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先驅楊氏魚:改寫人們對四足動物起源認知的魚

先驅楊氏魚:改寫人們對四足動物起源認知的魚


■分類位置:硬骨魚綱,肉鰭魚亞綱

■產地:雲南省曲靖市翠峰山

■層位和時代:西屯組;早泥盆世(約4.1億年前)

■命名人與命名年代:張彌曼等人,1981年

先驅楊氏魚:改寫人們對四足動物起源認知的魚


先驅楊氏魚(Youngolepis praecursor)骨骼化石(Zhang, 2004年)。

先驅楊氏魚(Youngolepis praecursor)是一種生活在早泥盆世(約4.1億年前)的原始肉鰭魚類,1981年由張彌曼院士發現於雲南曲靖。發現的化石標本有兩個外鼻孔、腦顱腹面具有被鼻間脊分開的鼻間窩和小的腹側孔,這種結構與孔鱗魚類十分相似,而在側吻骨膜質間突、顱頂前部膜質骨表面具有供伸向面板感覺器的神經透過的孔群,以及副蝶骨延伸到篩區之下等方面的特徵,則又和骨鱗魚類相近。研究之初,先驅楊氏魚被認為是一種原始的總鰭魚類動物。

先驅楊氏魚的屬、種名是為紀念我國古脊椎動物學奠基人楊鍾健教授而命名的。楊鍾健教授的博士論文《中國北部之齧齒類化石》被認為是中國古脊椎動物學誕生的標誌,他還主持了周口店的發掘工作,發現具有劃時代意義的北京直立人第一顆頭蓋骨,他對恐龍的研究也奠定了中國恐龍研究的基礎,所以楊鍾健教授既是我國古脊椎動物學的開創者,又是我國地質研究和古生物研究的先驅者。先驅楊氏魚屬名中的“Young”指楊先生的姓氏,種名中的“praecursor”意為先驅。

先驅楊氏魚:改寫人們對四足動物起源認知的魚


先驅楊氏魚生態復原圖(Brian choo繪)。

先驅楊氏魚不僅有紀念意義,還具有極高的學術研究意義。包括人類在內的四足動物是由魚類逐漸演化發展而來的觀點已廣為人知,而陸生四足動物主要來源於哪個類群的原始魚類一直是科學界廣泛探討的話題。陸生四足動物具有連通肺和外鼻孔的內鼻孔,而原始魚類需要登陸,必須首先具備起到氧氣通道作用的內鼻孔,所以,原始魚類內鼻孔的出現成為判斷四足類動物祖先的關鍵特徵。張彌曼院士的瑞典老師雅爾維克對肉鰭魚亞綱的總鰭魚類頭骨構造開展長達25年的研究,認為它們存在內鼻孔痕跡,因此提出寫進教科書的結論——總鰭魚類是四足動物的祖先。

1980年,張彌曼院士帶著從雲南曲靖泥盆紀地層找到的先驅楊氏魚化石遠赴瑞典,利用連續磨片制蠟模法制成先驅楊氏魚頭骨標本的蠟質模型,纖毫畢見地還原標本的內部結構。所謂“連續磨片”,就是把先驅楊氏魚化石封閉在石膏模型中,每磨去1/20毫米就放在顯微鏡下畫一個切面圖,再根據每一張切面圖,用熔化的石蠟和蜂蠟製出薄薄的拓片,最後將所有的拓片拼裝成一個先驅楊氏魚頭骨化石等比例放大20倍的蠟質模型。一個2.8釐米長的楊氏魚的顱骨化石,張彌曼院士總共畫了540多幅切面圖。在此期間,為了加快進度,張院士整天泡在實驗室裡,每天只睡4個小時。最終,張院士用2年時間完成了別人需要25年才能完成的工作,精細復原先驅楊氏魚頭骨標本中的腦顱、腦腔及血管和神經通道結構。

先驅楊氏魚:改寫人們對四足動物起源認知的魚


張彌曼院士在瑞典應用連續磨片法制作先驅楊氏魚腦顱的蠟質模型。

隨後,張院士透過對放大模型的細緻研究,發現先驅楊氏魚腦顱中並不存在內鼻孔的痕跡,並對比研究了英、德、法等國收藏的總鰭魚類的標本,發現這些化石上內鼻孔的部位並不完全,有些甚至沒有,並不能證明總鰭魚類具有內鼻孔結構。這一結論從根本上動搖了原始總鰭魚類是四足動物祖先的地位。張院士的這一發現使得世界古生物界為之震動,對四足動物起源新一輪的探索由此開啟。半個世紀過去,隨著更多的化石證據被發現,先驅楊氏魚被普遍認為是原始的肺魚類動物,它在進化史上的位置接近四足動物的起源點,所以,張院士當年精心製作的模型,也開啟這個領域持續至今的研究熱潮。

隨著中國雲南曲靖泥盆紀、志留紀魚化石的陸續發現,張院士的觀點逐漸獲得到學界認同,總鰭魚類起源的中心地區也逐漸從歐洲和北美轉向了中國雲南曲靖。隨後張院士和朱敏研究員在曲靖發現的肯氏魚(Kenichthys campbelli),也進一步佐證她之前的發現,並確認了以肯氏魚為代表的原始四足形動物,才是四足動物最近的祖先,也證明魚類登陸的關鍵環節發生中國雲南。

張院士對先驅楊氏魚的研究,不僅改寫傳統的四足動物起源理論,更體現中國古脊椎動物學家“實事求是”的科研精神。

王浩瀚

(作者簡介:王浩瀚,男,1988年11月生,博士,曲靖師範學院 講師。主要從事珍稀動物功能生態學、生物多樣性監測和保護,以及古脊椎動物地理資訊大資料視覺化分析方面的研究。)

分類: 體育
時間: 2021-10-24

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