地球大數(shù)據(jù)支持人類探源基礎(chǔ)研究產(chǎn)出重大成果
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近期,地球大數(shù)據(jù)專項(xiàng)項(xiàng)目五中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏院士團(tuán)隊(duì)在重慶、貴州等地志留紀(jì)早期距今約4.4億年的地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫(kù)庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”,增添了我國(guó)又一個(gè)世界級(jí)的特異埋藏化石庫(kù),填補(bǔ)了全球志留紀(jì)早期有頜類化石記錄的空白,首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據(jù)。團(tuán)隊(duì)采用新技術(shù)新方法對(duì)這些魚(yú)類化石開(kāi)展了詳細(xì)研究,在有頜類最早期分化、重要器官和身體構(gòu)型演化等重要科學(xué)問(wèn)題的探索中取得新進(jìn)展,刷新了傳統(tǒng)認(rèn)知?!蹲匀弧冯s志于9月29日以封面文章形式同期發(fā)表團(tuán)隊(duì)的4篇學(xué)術(shù)論文,集中報(bào)道了這批有關(guān)有頜類起源與最早期演化的研究成果。
志留紀(jì)早期五種古魚(yú)的三維復(fù)原圖(中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所供圖)
近十年來(lái),朱敏團(tuán)隊(duì)踏遍我國(guó)志留紀(jì)地層可能含魚(yú)的二百多個(gè)地點(diǎn),終于在華南志留紀(jì)早期地層中發(fā)現(xiàn)“重慶特異埋藏化石庫(kù)”和“貴州石阡化石庫(kù)”,發(fā)現(xiàn)大量特異埋藏保存的完整志留紀(jì)早期魚(yú)類化石,找到了破解有頜類最初崛起與輻射分化之謎的鑰匙。應(yīng)用高精度CT、性狀大數(shù)據(jù)分析、流體動(dòng)力學(xué)模擬等新技術(shù)新方法,團(tuán)隊(duì)向世界首次展示出最早有頜類的牙齒、頭部、身體以及偶鰭的雛形等過(guò)去完全未知的最早有頜類身體結(jié)構(gòu)與解剖學(xué)信息,為解答 “從魚(yú)到人” 探源最初階段的一系列重要科學(xué)問(wèn)題提供了確鑿證據(jù),改寫了有頜脊椎動(dòng)物早期演化歷史的各個(gè)方面。
“貴州石阡化石庫(kù)”時(shí)代為蘭多維列世(志留紀(jì)早期)埃隆期最晚期,約4.39億年前,含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。其中,雙列黔齒魚(yú)(Qianodus duplicis)的齒旋代表最古老的有頜類牙齒,將牙齒最早化石證據(jù)前推了1400萬(wàn)年。而新塑梵凈山魚(yú)(Fanjingshania renovata)棘刺的發(fā)現(xiàn)顯示,早在志留紀(jì)早期,原始軟骨魚(yú)類已經(jīng)演化出典型的柵棘魚(yú)形態(tài),同時(shí)具有硬骨魚(yú)類的組織學(xué)特征。上述進(jìn)展也讓奧陶紀(jì)、志留紀(jì)魚(yú)類鱗片和棘刺化石分類位置的長(zhǎng)期爭(zhēng)論塵埃落定。
“重慶特異埋藏化石庫(kù)”時(shí)代為蘭多維列世特列奇期,約4.36億年前,是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫(kù),堪稱“魚(yú)類的黎明”。這是繼澄江生物群、熱河生物群之后,又一個(gè)在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的、為探索生命之樹(shù)演化重要節(jié)點(diǎn)提供大量關(guān)鍵證據(jù)的世界級(jí)特異埋藏化石庫(kù),將完整有頜類的化石記錄前推了1100萬(wàn)年,將若干人類身體結(jié)構(gòu)的起源追溯到4.36億年前的化石魚(yú)類中。重慶特異埋藏化石庫(kù)中發(fā)現(xiàn)的古魚(yú)化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全,而且保存十分完整、精美,我們得以一窺志留紀(jì)初期脊椎動(dòng)物特別是有頜類的全貌。
志留紀(jì)蘭多維列世重慶生物群生態(tài)復(fù)原圖(中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所供圖)
其中,無(wú)頜的盔甲魚(yú)類靈動(dòng)土家魚(yú)(Tujiaaspis vividus)為脊椎動(dòng)物成對(duì)附肢起源提供關(guān)鍵化石證據(jù);有頜的蠕紋沈氏棘魚(yú)(Shenacanthus vermiformis)是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚(yú),確證了鯊魚(yú)是從“披盔戴甲”的祖先演化而來(lái)。而另一種有頜魚(yú)類奇跡秀山魚(yú)(Xiushanosteus mirabilis)則糅合了多個(gè)盾皮魚(yú)大類的特征,為探究有頜類生命之樹(shù)根部主要類群的起源,和脊椎動(dòng)物頭骨演化提供了珍貴資料。
“重慶特異埋藏化石庫(kù)”化石照片(中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所供圖)
朱敏院士表示,此次發(fā)現(xiàn)第一次大規(guī)模展示了志留紀(jì)魚(yú)群特別是有頜類的面貌,揭示了早期有頜類崛起的過(guò)程:最遲到4.4億年前,有頜類各大類群已經(jīng)在華南地區(qū)欣欣向榮;到志留紀(jì)晚期,更多樣、更大型的有頜類屬種出現(xiàn)并開(kāi)始擴(kuò)散到全球??梢灶A(yù)見(jiàn),“重慶特異埋藏化石庫(kù)“和“貴州石阡化石庫(kù)”未來(lái)還將繼續(xù)為解開(kāi)有頜類起源的重重謎團(tuán)做出持續(xù)貢獻(xiàn)。
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新華視點(diǎn):遠(yuǎn)古發(fā)現(xiàn)丨4.4億年前魚(yú)類化石揭示有頜脊椎動(dòng)物的崛起
中科院之聲:“從魚(yú)到人”探源研究取得重大突破
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