Nature:银鲛的先人-2.8亿年前的化石

bio360 / abby / 2017-01-06
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2.8亿年前的鱼类化石的头盖骨的高清CT扫描图向我们大家展示了银鲛科鱼的起源,它是与鲨鱼有关联的软骨鱼类。对来自南非一种类鲨似化石Dwykaselachus oosthuizeni 的头盖骨的进行分析发现了该化石的脑、主要的颅神经、鼻孔以及内耳的结构与现代银鲛科鱼相似。

在进化的历史中,这个最早于2017年1月4号发表在Nature上的重要发现容许科学家们将苗头对准银鲛科鱼,这一亚目类是最后一个主要存活的位于生命之树上的脊椎动物类群,同时也清楚了阐明了这些鱼类作为从与鲨鱼拥有共同祖先的一脉的分支的发展。

一位芝加哥大学的有机生物及解剖学教授同时也是此次研究的领头人Michael Coates说:“银鲛科鱼在某些方面是接近鲨鳐类的,但是从它们进化的分支点进行及时深入地研究后就会陷入模糊的状态。”

Coates说:“银鲛科鱼的化石记录空间跨度很大这是非常不寻常的。也正因为这个,对于它们是如何开始这种方式的是难以弄明白的。这个发现不仅对最早的类鲨似鱼的进化进一步研究提供信息,而且总体上来说也为有颚的脊椎动物提供了新的信息。”

现存的银鲛科鱼大约有50种,它们在世界的不同地方作为鼠鲨、河豚、鬼鲨、圣约瑟夫鲨(姥鲨)被熟知。它们代表了现代脊椎动物生物多样性的四个基本分类之一。由于大眼和齿盘适合捕食猎物,所以这些深水居住的鱼类远不是好莱坞所描述的嗜血杀人的鲨鱼。

100多年了,它们的身世依旧使生物学家着迷。哈弗大学自然博物学家Samuel Garman在1904年写到“已经有很少的海洋生物不论它是存活的还是灭绝的能像银鲛科鱼这样由于它的结构和亲缘关系能够吸引动物学家和古生物学家的浓厚兴趣。”100多年后,在化石记录中银鲛科鱼、早期鲨鱼和其他早起的有鄂鱼类之间的亲缘关系继续地困扰着古生物学家。

银鲛,其名字是因它与Homer所描述的神话中的一种生物“狮头、蛇尾、羊腹”的相似性而得来的,是与众不同的。它们的解剖形态令人联想到了鲨鱼、鳐以及四足动物,同时,构成它们结构的坚硬的软骨而不是骨头。因为它们是在深水区域被发现的,所以长期以来被认为是非常罕见稀有的。但是当科学家们用获得的技术去探索许多的海洋后,人们才知道它们广泛分布在各个地方,但是它们的具体数量还保持着未知。

在2014年一个银鲛详细的缓慢演变基因组图被发表在Nature后,科学家们对银鲛科鱼的兴趣达到顶峰。在所有的有鄂的活的脊椎动物中,银鲛科鱼似乎是提供的最好的能够发现人类始祖与大白鲨之间的亲近关系的研究载体。

罕见的银鲛化石像鲨鱼,也依靠软骨成型。很少人知道早期的银鲛化石非常接近现代的银鲛。直到现在,银鲛的进化档案都是停留在它特有的高矿齿盘上。

如今Dwykaselachus化石冲破了这一问题。它最初是在二十世纪八十年代的南非被外行的古生物学者和Roy Oosthuizen农夫在他的农场中劈开一个岩石时发现的。最初描述这个小结是基于断裂面的可见的材质来决定的。它被小心的安放在开普敦镇上的南非博物馆中,正等待着先进的技术能够揭开她绚丽的面纱。

在2013年,当南非金山大学获得了一台微型CT扫描仪时,一位南非古科学卓越中心的伙伴和这一研究的共同作者Robert Gess博士开始扫描泥盆纪鲨鱼的化石,然而那个时候他只是罗德斯大学地质学组的一员。而这个时候,Coates鼓励他去研究Dwykaselachus.

表面上看来, Dwykaselachus看上去像symmoriidae鲨鱼,它是一种生活在3亿年前的奇异的鲨鱼以他们的不寻常的背鳍而出名,这些背鳍一些看起来像鹿角另一些像非常奇怪的烫衣板。

CT扫描表明了Dwykaselachus化石的头盖骨非常完整的,这是很少未被破坏而保留完整的化石之一。同时,扫描也提供了一个前所未有的大脑内部结构图。

Coates说:“当我第一次看到它时,我感到非常震惊,这个样本是非常值得深入研究的。”一个评论家也评论到这个图几乎是历史演变的数据。

这一系列的解剖结构数据显示了这个化石是早期银鲛科鱼的样本而不是鲨鱼的。这个化石的脑壳保留了大脑结构的详细信息、主要颅神经的路径以及内耳的解剖结构。这所有的信息都指出了Dwyka属于现代银鲛祖先。扫描图揭示了这些鱼类是如何开始从与鲨鱼共同的祖先分离出去的。

大约在3.6亿年前泥盆纪的末期大量的脊椎动物出现大灭绝,从而掀起了对软骨鱼类探险研究的热潮。Coates说,这个研究给予的启示来说,不是现代鲨鱼变成了什么,相反的是,这种新的生物多样性是早期的银鲛。

Coates说:“我们现在能说的是在泥盆纪大灭绝以后软骨鱼类第一次辐射物是银鲛科鱼。这和我们今天所知道的鲨鱼是更为常见的是恰恰相反的。”

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