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雲南發現4.2億年前奇特鱗片的硬骨魚化石

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏團隊在早期脊椎動物研究領域取得新進展，一種4.2億年前身披奇特鱗片的古魚——丁氏甲鱗魚，為探索有頜脊椎動物的早期分化以及硬骨魚類的起源提供了新的化石實證。作為志留紀瀟湘脊椎動物群的新成員，甲鱗魚進一步支持雲南曲靖是有頜脊椎動物的早期分化中心，表明早在志留紀（4.44-4.19億年前）地球就已經進入了“魚類時代”。繼夢幻鬼魚之後，丁氏甲鱗魚成為第二種較完整保存的志留紀硬骨魚。

丁氏甲鱗魚（Sparalepis tingi）獨特之處在於身體覆蓋厚而緊密關節在一起的鱗片，如同身穿盔甲的武士。屬名意指其鱗片類似于古波斯步兵手持的柳條編織而成的矩形盾牌，種名則獻給雲南曲靖志留紀剖面的命名人、中國地質學奠基人之一丁文江先生（1887-1936）。

硬骨魚類是有頜脊椎動物的主幹，分為肉鰭魚類和輻鰭魚類兩大支系。肉鰭魚類演化出了後來的四足動物（兩栖類、爬行類、鳥類和哺乳類），而留在水中的肉鰭魚類如今只剩下為數不多的肺魚和空棘魚。輻鰭魚類依舊生活在水中，我們常見的魚（青、草、鰱、鱅等）絕大部分都屬於這一類群，現有三萬餘種。因此，有頜類的早期分化以及硬骨魚類的起源與早期分化在脊椎動物演化史上佔有非常重要的位置。

然而，直到上世紀末，早期硬骨魚類的化石依舊十分稀少，且多為零散化石。由於過渡化石的缺失，肉鰭魚類與輻鰭魚類之間，以及硬骨魚類與其他有頜類之間存在著巨大的形態學鴻溝。過去近20年的時間，來自雲南早泥盆世西屯脊椎動物群的眾多精美化石（如斑鱗魚、無孔魚、彌曼魚等）的發現使得這些鴻溝一步步縮小。瀟湘脊椎動物群在世界上獨一無二地完好保存了大量志留紀有頜類化石，如最近幾年發現的全頜魚和麒麟魚等，則為探索有頜類崛起的格局打開了一扇全新的窗戶。

甲鱗魚與鬼魚、斑鱗魚一樣，具有由棘刺支撐的膜質骨腰帶和肩帶，這曾被認為是盾皮魚獨有的特徵。肢帶將肢骨連結到中軸骨上，二者統稱為附肢骨骼，是重要的運動器官。現生脊椎動物中，前部的肩帶既有膜質骨骼又有內骨骼成分，後部的腰帶只有內骨骼成分，二者區分明顯。然而化石資料表明，盾皮魚類和部分早期硬骨魚類的腰帶與肩帶有著十分相似的構造，同樣是由膜質骨骼和內骨骼組成，說明腰帶與肩帶可能有著接近的發育模組。甲鱗魚的出現，為這一假說提供了新的化石證據。

甲鱗魚身披十分特殊的菱形鱗片，這些鱗片與鬼魚、斑鱗魚等早期硬骨魚類的鱗片有相似之處，但又存在明顯差異。整體來看，側面的鱗片高度由前向後逐漸減小，卻不及鬼魚的顯著。第一背鰭前覆蓋有大約30列鱗片，是鬼魚（約15列）的兩倍。鱗片較厚，有著顯著的頸部將鱗片分為冠部和基部，這一點類似於斑鱗魚而有別於鬼魚。鱗片冠面具近平行排列的脊狀紋飾，紋飾間無孔，這一特徵與鬼魚類似。前側的鱗片上，內凹的背側與外凸的腹側及鱗片關節突與鱗片關節窩形成關節構造。鱗片冠部的被覆壓區不顯著，不像鬼魚、斑鱗魚那樣呈明顯的疊瓦狀排列。

系統發育分析顯示，甲鱗魚與鬼魚、斑鱗魚和無孔魚都屬於肉鰭魚類幹群。它們具有早期硬骨魚的特徵，但又具有類似盾皮魚的肩帶、腰帶和背鰭棘，以及類似全頜魚的頭部膜質骨。這些特徵組合填補了早期硬骨魚類和其他有頜類之間，以及肉鰭魚類和輻鰭魚類之間的形態學鴻溝，也指示了盾皮魚類的一支可能演化出了後來的硬骨魚類。甲鱗魚奇特的鱗列構造表明，早期硬骨魚類的形態分異度遠比之前所認知的大。隨著瀟湘脊椎動物群新材料的不斷發現，這一演化歷程將會變得越來越清晰。

丁氏甲鱗魚（Sparalepis tingi）的正型化石

丁氏甲鱗魚生態復原圖

2017-3-16 03:58 AM