令人震驚的4.39億年前的“鯊魚”迫使科學家們重新思考進化的時間線

海洋中的頂級掠食者經常被顯示為活的鯊魚。古生物學家已經能夠找到源於古生代的古老祖先的遺骸，而古生代可以追溯到數億年前。這些古老的“鯊魚”，通常被稱為棘齒動物，渾身都是刺。與現代鯊魚不同，它們在成對的魚鰭周圍進化出了骨質“盔甲”。

科學家們對中國新發現的一個棘齒類物種的年齡感到震驚。這一發現是最古老的無爭議的有頜魚，比第一個棘齒魚的身體化石早了大約1500萬年。

研究人員的發現最近發表在《自然》雜誌上。

從數以千計的微小骨骼碎片中重建的新塑梵淨山魚，以著名的聯合國教科文組織世界文化遺產梵淨山命名，這是一種奇異的魚類，具有外部骨質“盔甲”和多對鰭刺，使其有別於活著的顎魚、軟骨鯊魚和鰩魚，以及骨質鰩魚和葉鰭魚。

來自中國科學院、曲靖師範大學和伯明翰大學的一個研究小組對梵淨山魚的檢查顯示，該物種在解剖學上接近於統稱為刺鯊的已滅絕的刺“鯊”群。與現代鯊魚不同的是，棘齒類動物的肩部有面板骨化現象，這種現象在有頜魚類中原始存在。

重建海洋中的梵淨山魚效果圖

梵淨山魚的化石遺骸是在中國貴州省石阡縣榮西地層的骨床樣本中發現的。這些發現提供了可核實的證據，證明主要的脊椎動物群在所謂的“魚類時代”開始的4。2億年前就已經開始了多樣化。

科學家們發現了使梵淨山魚區別於其他所有已知脊椎動物的特徵。它的胸骨、胸骨前和骨盆前的刺與真皮肩胛骨板融合成一個整體。此外，人們發現肩板的腹側部分延伸到胸鰭棘的後緣。該物種擁有獨特的軀幹鱗片，這些鱗片的冠部是由一排類似牙齒的元素（odontodes）組成的，上面有不規則的結節狀脊。奇怪的是，在鱗片中記錄了齒狀物的生長，但在真皮骨架的其他部分，如鰭刺中卻沒有。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（IVPP）的朱敏教授說：“這是已知解剖學最古老的有頜魚。新的資料使我們能夠將梵淨山魚置於早期脊椎動物的系統發育樹中，並獲得關於導致重要脊椎動物適應性（如顎、感覺系統和成對的附屬物）起源的進化步驟的急需資訊。”

從一開始，科學家們就清楚地知道，梵淨山魚的肩部腰部及其鰭刺陣列，是確定這個新物種在早期脊椎動物進化樹上的位置的關鍵。出乎意料的是，梵淨山魚的骨骼化石顯示了廣泛的吸收和重塑的證據，這些證據通常與包括人類在內的骨質魚類的骨骼發育有關。

首席作者、曲靖師範學院的研究員普拉門-安德烈夫博士說：“這種程度的硬組織改造在軟骨魚類中是前所未有的，這個群體包括現代軟骨魚類和它們的滅絕祖先。這說明在有頜魚多樣化開始時，礦化骨架的發育可塑性比目前瞭解的要大”。

梵淨山魚的吸收特徵在孤立的主幹鱗片中最為明顯，這些鱗片顯示出牙狀的冠狀元素的脫落和鱗片基部的真皮骨的移除。薄片標本和斷層掃描片顯示，這個吸收階段之後是替代冠狀元素的沉積。令人驚訝的是，這種骨骼重塑的最接近的例子是在已滅絕的和活著的骨魚的牙齒和皮牙（denticles）中發現。然而，在梵淨山魚中，吸收並不像在骨魚中發生的那樣以單個牙齒或齒條為目標，而是去除一個包括多個鱗片齒條的區域。這種奇特的替換機制與有頜脊椎動物典型的牙齒/齒條替換相比，更接近於骨骼修復。

重慶魚類化石庫是世界上唯一的早期新石器時代的拉格斯塔特，它儲存了完整的、從頭到尾的頜骨魚類，為窺視大量出現的“魚類的黎明”提供了一個無與倫比的機會。

對梵淨山魚的系統發育假說採用了從可觀察到的特徵中得出的數字矩陣，證實了研究人員的最初假設，即該物種代表了原始軟骨魚類的一個早期進化分支。這些結果對我們瞭解有頜魚的起源時間具有深遠的意義，因為它們與形態學上對軟骨魚和骨魚共同祖先年齡的估計相一致，將其追溯到大約4。55億年前，在一個被稱為奧陶紀的時期。

這些結果告訴我們，缺乏奧陶紀有頜魚的無可爭議的遺蹟，可能是由於對相當古老的沉積物序列取樣不足。他們還指出，在與梵淨山亞種同時期的地層中，對牙齒、下顎和有關節的脊椎動物化石有強烈的儲存偏見。

“這個新發現使現有的脊椎動物進化模型受到質疑，因為它大大縮短了有頜魚類從其最接近的無頜祖先中出現的時間框架。”伯明翰大學的Ivan J。 Sansom博士說：“這將對我們如何評估早期脊椎動物的進化率以及這些群體的形態和分子變化之間的關係產生深遠影響。”