中新網北京11月3日電 (記者 孫自法)人們熟知的水下食方式何石研七鰓鰻以長滿牙齒的吸盤吸附在其他魚類身上,食其血肉,吸血新發現化這種“水下吸血鬼”形象深入人心,鬼鰓pg電子·(中國)娛樂官方網站成為一些恐怖科幻電影中水下嗜殺怪物藝術原型,鰻攝其令人驚悚的演化攝食方式的演化歷史一直備受關注。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)11月3日發布消息說,中國該所科研人員從采自燕遼生物群的究揭化石中最新研究發現1.58億-1.63億年前的兩種大型古七鰓鰻新物種化石,分別命名為“殺手燕遼鰻”和“大牙燕遼鰻”,開盲它們是水下食方式何石研現生“吸血”七鰓鰻的“食肉”祖先,也揭開了七鰓鰻取食方式演化歷史的吸血新發現化“盲盒”。
這項重要的演化古生物化石相關研究成果論文,由中國科學院古脊椎所吳飛翔研究員、中國張馳研究員和法國自然歷史博物館菲利普·讓維葉(Philippe Janvier)教授合作完成,究揭pg電子·(中國)娛樂官方網站已于近日在國際學術期刊《自然-通訊》上線發表。
模式生物七鰓鰻化石重要且稀缺
科研人員介紹說,由于可能保存了脊椎動物頜骨、偶鰭(如陸地脊椎動物的四肢)等重要器官的起源線索,加上對現代漁業的巨大影響,現生無頜類尤其是七鰓鰻成為演化-發育生物學家、生態學家和公眾十分關注的動物類群,甚至被奉為脊椎動物演化生物學研究的模式生物。
七鰓鰻的化石記錄示意圖。中國科學院古脊椎所 供圖七鰓鰻還有著三段式的生命周期,如同蝌蚪變青蛙,經過變態發育,七鰓鰻幼體發育成形態和生態差別極大的成體,其中也包含取食方式的根本變化。
盡管七鰓鰻的歷史記錄有3.6億年之久,但其化石非常稀缺,種類卻屈指可數,目前已知的化石七鰓鰻包含熱河生物群中的中生鰻在內僅有七種(其中一種存疑),石炭紀之后的化石資料尤其稀缺,但正是在石炭紀-白堊紀近2億年的時間里,七鰓鰻革新了個體發育的模式,由古生代缺少現代七鰓鰻幼體和變態階段的模式,演化出包含變態發育階段的三段式生命史。
侏羅紀七鰓鰻約束后的七鰓鰻家族時間(譜系)樹。中國科學院古脊椎所 供圖現代七鰓鰻奇特的進食方式怎么演化而來?這對七鰓鰻演化歷史的進程有過怎樣的影響?來自侏羅紀化石寶庫燕遼生物群中新發現兩種大型七鰓鰻,為討論這些問題提供了重要線索。
七鰓鰻祖先“吃肉”而非“吸血”
七鰓鰻身無硬骨,牙齒為角質,很難保存為化石,而燕遼生物群此次新發現的殺手燕遼鰻和大牙燕遼鰻化石保存完整,最重要的是,它們的吸盤和牙齒竟以近乎立體的狀態保存,為揭示七鰓鰻攝食行為的演化提供了罕見而珍貴的樣本。
恐龍時代的食肉型七鰓鰻—燕遼鰻,距今約1.6億年(擬石科技制作)。中國科學院古脊椎所 供圖其中,殺手燕遼鰻體長超過64厘米,體型之大為目前已知化石七鰓鰻之最。古生代七鰓鰻多為幾厘米,最大者也僅10厘米上下,甚至不及現代七鰓鰻臨近變態發育的幼體大小。
科研人員指出,令人意外的是,燕遼鰻的牙齒結構和分布特點與北半球常見的吸血型七鰓鰻(如海七鰓鰻)差別明顯,卻和今天生活在南半球澳大利亞南部、新西蘭和智利南部的囊七鰓鰻有諸多相似之處,特別是吸盤牙齒和用來剜切肉塊的牙齒形態很相似,說明這些侏羅紀的七鰓鰻和囊七鰓鰻一樣,是典型的肉食性七鰓鰻,燕遼鰻化石消化道中的骨片殘骸也印證了這一點。
燕遼鰻包括牙齒在內的較為完整的形態信息揭示出它們和其他七鰓鰻的親緣關系,本次研究進一步分析結果顯示,燕遼鰻是目前已知現代七鰓鰻最近的化石祖先。
1.6億年前燕遼生物群中的肉食性七鰓鰻——燕遼鰻(a-e,殺手燕遼鰻;f-h,大牙燕遼鰻;e,h,擬石科技制作;b,d,論文作者繪制)。中國科學院古脊椎所 供圖現代七鰓鰻的進食方式比較多樣,吸血種類(如海七鰓鰻)最為人熟知,食肉的種類較少,還有食腐和變態后不進食的種類,而不同的取食方式對應著不同的牙齒特征。根據先前認識,人們通常認為現代七鰓鰻的祖先是一種類似于海七鰓鰻的吸血類型,而對燕遼鰻的研究分析和祖先狀態重建結果卻說明,現代七鰓鰻的祖先更可能是一類吃肉的七鰓鰻,牙齒的特點更接近于今天的囊七鰓鰻。
現代七鰓鰻很可能最早出現在侏羅紀
根據重構后的七鰓鰻家族時間(譜系)樹,這次研究復原和推算了有化石記錄以來,七鰓鰻攝食系統的演化過程及演化速率的變化:從攝食系統的演化來看,侏羅紀是七鰓鰻演化歷史的“分水嶺”,從侏羅紀開始,七鰓鰻的攝食系統和生態習性開始趨近現代七鰓鰻。
侏羅紀燕遼鰻的吸盤和牙齒(a-f)與現代囊七鰓鰻(g)對比。a-d, 大牙燕遼鰻; e, f, 殺手燕遼鰻(d, f, 擬石科技制作; b, g,論文作者繪制)。中國科學院古脊椎所 供圖與攝食系統演化同步的是七鰓鰻食物來源的變化,對比侏羅紀前后其他魚類體表鱗片結構的演化,參照現代七鰓鰻體型和生活史類型的對應關系,研究推測,從早侏羅世開始,較進步的、薄鱗真骨魚類的大量出現,為七鰓鰻提供大量食物來源,導致它們體型大增,進而促成能量要求很高的現代型三段式生命史的出現。
現代七鰓鰻可能起源于南半球
根據化石產地古地理和古環境信息,現代七鰓鰻“怕熱不怕冷”的習性,可能曾是七鰓鰻漫長演化歷史中的常態。
現生七鰓鰻近90%的種類分布在北半球,且北半球吸血型七鰓鰻素來被認為是較為原始的支系,因此通常被認為北半球是現代七鰓鰻的起源地。不過,最新研究卻顯示不同的結果,現代七鰓鰻可能起源于晚白堊世(約7800萬年前)的南半球,新生代早期(約5800萬年前)南北七鰓鰻分化,晚漸新世之后,北半球七鰓鰻曾經過北太平洋區向北大西洋區擴散。
對比新近發表的七鰓鰻演化歷史研究結果,本項研究還將現代七鰓鰻的演化時間線大大推后:七鰓鰻冠群節點年齡比先前的研究結果年輕9500萬-1.4億年;南北半球七鰓鰻支系的分化時間約在5800萬年,遠晚于其他研究的推測結果;北半球支系開始顯著分化的時間,比其他研究的推測值晚1000萬年。因此,素有“活化石”之稱的七鰓鰻,其現存支系的歷史遠非以前認為的那么古老。
值得一提的是,本研究重建的七鰓鰻演化時間線,與新生代一些重大環境事件和氣候變化趨勢一致,也與現代七鰓鰻主要食源的分化歷史時間線相吻合。
七鰓鰻動物地理學歷史重建。七鰓鰻的分化與擴散歷史與海陸格局變遷、氣候變化趨勢和陸地環境演變有密切的關系。中國科學院古脊椎所 供圖科研人員表示,七鰓鰻的演化歷史還有很多待解之謎,希望這次殺手燕遼鰻和大牙燕遼鰻化石的研究成果,未來能促成更多有關七鰓鰻的新發現。(完)