地球上现存脊椎动物中,99.8%都拥有上颌与下颌此关键特征,它们因此被归入有颌类。这块看似普通的骨骼结构,却是连接鱼类与人类演化链条上的关键一环。长期以来,有颌类的起源问题一直是古生物学界悬而未决的重大课题。 9月28日,国际顶级学术期刊《自然》以封面文章形式,一次性刊发中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏团队的四篇研究论文。这组成果集中展示了该团队近十年在华南志留纪早期地层的系统性发现,首次用化石实证完整呈现有颌类从无到有、从少到多的演化历程,将脊椎动物演化史的关键节点向前推进数千万年。 为寻找能够回答有颌类起源问题的化石证据,研究团队在华南地区开展了长达十年的野外考察工作。最终,他们在重庆和贵州两地发现了堪称古生物学宝库的特异埋藏化石点。 重庆特异埋藏化石库形成于约4.36亿年前,是目前全球唯一系统保存志留纪早期完整有颌类化石的特异埋藏点。该化石库中密集分布着蠕纹沈氏棘鱼、奇迹秀山鱼等保存精美的标本,化石数量多、种类齐全、保存程度令人惊叹。贵州石阡化石库年代更为久远,距今约4.39亿年,虽以微体化石为主,却提供了数量庞大的有颌类早期形态学信息。两处化石库在时间和空间上形成互补,共同构建起有颌类最早期的生态图景。 在研究方法上,团队突破传统古生物学研究手段的局限,综合运用高精度CT扫描技术、性状大数据分析方法以及流体动力学模拟等多学科交叉手段,对化石标本进行无损检测与三维重建。这种创新性的研究范式,使科学家得以在不破坏珍贵化石的前提下,获取前所未有的解剖学细节。 研究首次向世界展示了最早有颌类的牙齿形态与排列方式,揭示了头部骨骼中成对偶鳍的雏形结构,并发现其身体轴型与现代有颌类存在显著相似性。这些过去完全未知的形态学特征,为理解有颌类起源与早期演化提供了直接证据。 基于化石组合特征与沉积环境分析,研究团队复原了志留纪兰多维列世华南地区的古生态场景。证据显示,最迟在4.4亿年前,华南地区已经成为有颌类的重要栖息地和演化中心。到志留纪晚期,体型更大、种类更加丰富的有颌类开始向全球扩散,并最终实现从水生到陆生的关键转变,为后续包括人类在内的陆生脊椎动物演化奠定基础。 这多项发现不仅填补了有颌类起源研究的空白,更为理解脊椎动物重大演化事件提供了中国方案。研究表明,华南地区在早古生代是全球生物多样性的重要策源地,这片古老海洋孕育了改变地球生命史的关键创新。 从科学意义来看,该研究突破了长期制约有颌类起源研究的化石材料瓶颈,建立起从化石发现到形态重建、从个体解剖到生态复原的完整研究链条。研究所采用的多学科交叉方法,也为古生物学研究提供了新的范式参考。
化石是写在岩石中的历史；把四亿多年前的细小骨片与今日生命结构联系起来，需要耐心的田野工作，也需要不断更新的技术工具和理论框架。随着关键证据链逐步补齐，人类对自身形态起源的追问将获得更坚实的科学回答，而这些来自深时地层的发现，也将持续提醒我们：重大科学问题的突破，往往来自长期积累与系统创新的叠加。