一百年來(lái)，頜的起源以及究竟誰(shuí)是有頜脊椎動(dòng)物最近的祖先，一直困擾著全世界的脊椎動(dòng)物研究者。
在關(guān)于脊椎動(dòng)物頜的起源研究中，有兩種魚(yú)扮演著重要的角色——骨甲魚(yú)和盔甲魚(yú)。
此前，科學(xué)家們認(rèn)為，骨甲魚(yú)是有頜脊椎動(dòng)物最近的姊妹群，而盔甲魚(yú)是介于現(xiàn)生無(wú)頜與有頜脊椎動(dòng)物之間的過(guò)渡類(lèi)群。
不過(guò)，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所的研究員蓋志琨等最近發(fā)現(xiàn)，挖掘于我國(guó)南方地區(qū)的盔甲魚(yú)擁有兩個(gè)背鰭、鞏膜骨化，并且具有眶鼻間隔、篩骨突等顱桁衍生構(gòu)造，化石外形顯示其可能也有上歪尾。
這些證據(jù)進(jìn)一步表明：盔甲魚(yú)有可能取代骨甲魚(yú)，成為離有頜脊椎動(dòng)物最近的姊妹群，從而有可能改變存在40多年的脊椎動(dòng)物演化框架。相關(guān)研究成果日前在《科學(xué)通報(bào)》第21期以封面文章的形式刊發(fā)。
“哪一類(lèi)無(wú)頜類(lèi)動(dòng)物與有頜脊椎動(dòng)物的共同點(diǎn)多，哪一類(lèi)就是后者的祖先。”蓋志琨向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹說(shuō)。
外骨骼、骨細(xì)胞的軟骨外成骨、鞏膜環(huán)、胸鰭和上歪尾，這是骨甲魚(yú)具有現(xiàn)生有頜類(lèi)的五個(gè)關(guān)鍵特征。
研究骨甲魚(yú)的科學(xué)家也因此判斷骨甲魚(yú)是離有頜脊椎動(dòng)物最近的姊妹群，并在上世紀(jì)據(jù)此構(gòu)建了脊椎動(dòng)物演化框架。
但是，此次蓋志琨等研究人員通過(guò)化石發(fā)現(xiàn)盔甲魚(yú)有兩個(gè)背鰭，也有鞏膜骨化，化石外形顯示可能也有上歪尾。
而且，他們還發(fā)現(xiàn)，在探討頜的起源及相關(guān)問(wèn)題上，較之于骨甲魚(yú)類(lèi)，盔甲魚(yú)類(lèi)在很多方面是一個(gè)更好的對(duì)比模型。
“除了具有眶鼻間隔、篩骨突等顱桁衍生構(gòu)造外，盔甲魚(yú)類(lèi)還與有頜脊椎動(dòng)物共有其他一些近裔性狀，如與大腦半球分離的嗅球、獨(dú)立的嗅束、端神經(jīng)、成對(duì)側(cè)位的鼻囊、鼻垂體分離、垂體管開(kāi)向口腔等。”蓋志琨介紹說(shuō)。
關(guān)于盔甲魚(yú)是否具有骨細(xì)胞的軟骨外成骨在學(xué)術(shù)界尚無(wú)定論這一問(wèn)題，蓋志琨則認(rèn)為，這一特征是否能成為有頜脊椎動(dòng)物祖先的證據(jù)還有待討論。“有頜類(lèi)的鯊魚(yú)也沒(méi)有骨細(xì)胞的軟骨外成骨。”
據(jù)此，蓋志琨表示，以上證據(jù)大大增加了盔甲魚(yú)類(lèi)取代骨甲魚(yú)類(lèi)而成為有頜脊椎動(dòng)物姊妹群的可能性。
除了證明盔甲魚(yú)具有更多有頜脊椎動(dòng)物特征外，此次蓋志琨等開(kāi)展的研究還有意外的收獲。
他們還發(fā)現(xiàn)，鼻垂體復(fù)合體的分裂可能也是雙鼻孔起源前的一次主要事件，它允許刺猬基因家族調(diào)控鼻基板的發(fā)育，從而形成側(cè)位的鼻囊。
實(shí)際上，2011年，蓋志琨曾在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)道了關(guān)于頜起源的初步研究。當(dāng)時(shí)，他利用同步輻射Ｘ射線斷層掃描和計(jì)算機(jī)三維虛擬重建技術(shù)對(duì)盔甲魚(yú)進(jìn)行內(nèi)部掃描與三維虛擬重建，發(fā)現(xiàn)盔甲魚(yú)的鼻垂體復(fù)合體是分裂的，比骨甲魚(yú)的發(fā)育更近一步。
此項(xiàng)成果為頜演化異位理論提供了化石證據(jù)，為研究脊椎動(dòng)物頜的起源帶來(lái)了新的曙光，盔甲魚(yú)也因此得名“曙魚(yú)”。
不到一年的時(shí)間，這篇發(fā)表在《自然》雜志上的論文已被引用五次。
今年，蓋志琨也因在該研究領(lǐng)域的突出表現(xiàn)而被北美古脊椎動(dòng)物學(xué)會(huì)授予發(fā)展中國(guó)家青年科學(xué)家獎(jiǎng)。他的論文摘要也從上千篇高質(zhì)量論文摘要中脫穎而出，入選將于10月舉行的72屆北美古脊椎動(dòng)物學(xué)會(huì)年會(huì)的十篇精選摘要，并將在年會(huì)主辦方召開(kāi)的新聞發(fā)布會(huì)上被重點(diǎn)推介。
“這說(shuō)明我們的研究已經(jīng)受到了同行的認(rèn)可。”蓋志琨說(shuō)，“但是要改變一個(gè)被大家接受了40多年的框架，需要時(shí)間、需要耐心，我們要逐個(gè)擊破。”(新華網(wǎng))