早期脊椎动物古椎鱼演化之谜揭开

2025-06-06 09:31动物之最

记者9日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉，该所研究员卢静领导的研究团队在澳大利亚约4亿年前的早泥盆世地层中发现早期脊椎动物化石，并将其命名为南方古椎鱼。这是古椎鱼家族首次在苏格兰之外被发现，不仅将古椎鱼家族的年代记录提前了约1000万年，也为破解古椎鱼系统发育位置谜题提供了关键证据。相关研究成果以封面文章的形式发表于《国家科学评论》。

《国家科学评论》封面报道南方古椎鱼研究

古椎鱼最早于1890年在苏格兰被发现，其独特的形态和组织学特征与其他早期鱼类有很大不同，因此一直被视为“最神秘的早期脊椎动物”之一。“古椎鱼的分类地位长期存在争议，有人认为它是没下巴的原始鱼类，有人觉得是有颌鱼类的祖先，甚至有人认为它是四足动物的老祖宗。”论文通讯作者兼共同第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员卢静说。

南方古椎鱼化石照片（左），三维重建（中），及各骨片生活位置恢复图（右）

在这项研究中，研究团队发现的南方古椎鱼化石，虽保存零散，但经酸处理后，显示出苏格兰标本所没有的三维立体保存的脑颅与矿化软骨组织结构。通过高精度计算机断层扫描（CT）与三维重建，研究团队首次全面还原了古椎鱼的脑颅结构，包括三对半规管、脑腔及神经通道的形态。这为判断古椎鱼的系统发育位置提供了关键形态学证据。

此外，为提升苏格兰古椎鱼标本CT数据的重建质量，研究团队开发出全新的跨平台体数据重建方法，有效突破不同三维软件间的兼容性限制，实现古椎鱼脑颅的高效重建与交叉验证。这一技术的建立，有望广泛应用于古生物CT数据的深度解析、三维重建、数据共通以及交叉验证。

苏格兰古椎鱼化石照片（左）与CT数据跨平台三维重建结果（右）

基于最新形态学数据，系统发育分析显示，古椎鱼属于有颌脊椎动物，且更可能属于软骨鱼类（如鲨鱼与鳐鱼）家族，而非部分研究认为的四足形类肉鳍鱼的幼体。

卢静表示，南方古椎鱼的发现不仅扩展了古椎鱼属的地理与地层分布范围，也提示早期脊椎动物在全球范围内可能存在更复杂的古地理联系与扩散路径，具有重要的科学意义。

《国家科学评论》同期发表的同行专家评述指出，这项研究在理解所有早期脊椎动物中最神秘的一种生物方面取得了巨大的进展，推翻了先前关于其亲缘关系的假设。

（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所供图）