罕見！一個4億年前的小魚改變了我們對脊椎動物進化的看法

本周，我們的新論文發表了一篇文章，描述了一種驚人的4億年前保存下來的化石魚。

Ligulalepis頭骨化石的三維解剖顯示未知模式的細節真皮骷髏骨頭，大腦腔的形狀和其他軟組織功能(如神經和血管)在這個物種。

為什麼我們對發現古代魚頭骨的結構如此興奮？因為木聚糖在脊椎動物進化樹中處於非常重要的位置。

魚類是地球上最多樣化的脊椎動物(脊椎動物)，已知的物種大約有3萬個。

其中絕大多數(大約98%)是骨魚或骨魚。

這些魚包括我們喜歡吃的魚，如鮭魚、金槍魚和鱒魚，以及我們作為寵物飼養的魚類，如金魚和孔雀魚。

它們被稱為鰭鰭魚，因為它們的鰭被稱為鰭鰩的骨棒所支撐。

另一組主要的骨魚有強健的葉鰭(sarcopterygians)，其中包括活的肺魚和腔棘魚，以及一些滅絕的種群。

Sarcopterygians是一個重要的群體，因為最早的四足動物——四足動物，是從它們進化而來的。

今天，我們可以把所有的四足動物(兩棲動物、爬行動物、鳥類和哺乳動物)視為硬骨魚類的一個分支。

一個令人興奮的新發現

第一個發現的被稱為Ligulalepis的魚是一個很小的化石魚頭骨，大約20年前在新南威爾士的Wee Jasper附近發現。

從那時起，它就引發了關於早期成骨魚類進化的爭論，沒有任何明確的決議，關於這隻謎一般的魚棲息在家譜中。

然後，大約兩年前，這條魚的第二個頭骨被一個弗林德斯大學的學生，本尼迪克特·金髮現。這個標本在威斯帕附近的石灰岩中被發現。

它也被保存在3D中，但比原始標本更完整。

我們早期的工作是在這個木質素的頭骨中識別電感受器的感覺。

頭骨的秘密

新舊頭骨都是我們新論文的重點。我們的團隊首先用弱乙酸來暴露骨頭，然後用弱的乙酸去暴露骨頭，因為碳酸鹽岩溶解了。

然後，我們使用微計算機斷層掃描(CT)掃描來觀察兩種已知的Ligulalepis標本的骨骼結構。強大的x射線穿透骨頭，揭示了頭骨內部的許多隱藏特徵。

掃描結果顯示，這些魚的頭蓋骨中有一種複雜的特徵。一些特徵，如內耳道的形狀，似乎屬於軟骨魚類，如鯊魚。其他特徵，如大腦的整體形狀，明顯是骨魚(硬骨魚)的特徵。

頭骨的骨骼結構是一種出乎意料的原始特徵，也見於一群滅絕了的被稱為「盾皮魚」(placoderms)的嚙齒動物。

CT技術使我們能夠重建這個4億年前的魚類的大腦腔，讓我們能夠在第一時間對大腦的形狀進行數字化修復

一個複雜的家族樹

在我們對這個頭骨進行詳細的分析之前，一些科學家認為木質素是與鰭鰭魚密切相關的。另一些人則把它放在魚鰭魚的旁邊。

第三個學派設想它甚至更低的在魚的族譜上——這接近我們現在放置它的地方，在樹的「莖」上，導致真正的骨魚。

它在生命樹上的獨特位置意味著，Ligulalepis提供了對兩種骨魚主要的輻射的始祖的觀察。

此外，對其新發現的人物的詳細分析有助於澄清所有動物的早期進化輻射，包括我們人類。

Ligulalepis在進化系譜上的位置在骨魚輻射的基礎上。(Brian Choo)

失蹤的化石

大多數現代魚類都是鰭鰭魚，大約有29000種生物。它們的起源可以追溯到大約3.9億年前的中泥盆世，當時的魚像來自蘇格蘭的Cheirolepis。

然而，相關群體「lobe-鰭」(sarcopterygians)的存在時間要早得多，早在3億3千萬年前，該組織的早期代表，如來自中國的桂玉(Guiyu)。這表明早期魚類化石記錄中有一些鮮為人知的部分。

我們的化石和我們進行的新分析有助於解決關於所有現代硬骨魚類的祖先是什麼樣子的大問題。它也闡明了這些早期魚類的變化順序，以實現他們的現代「身體計劃」。

此外，我們的分析顯示，在一種叫做「psarolepids」的特殊群體中，Ligulalepis是最接近於一種被稱為「psarolepids」的特殊群體。

它支持了一種假說，即第一個早期的骨魚是在中國起源和輻射的，然後通過東岡瓦納(澳大利亞和南極洲)遷移，這是最靠近中國古代地形的南部超級大陸的一部分。

我們的發現突出表明，第一種骨魚類的進化系譜比我們想像的要複雜得多，這表明古生物學的重要性，幫助我們更準確地了解我們遙遠的起源。

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