陆地脊椎动物如何起源,38亿年前的鱼类

完整的背部标本的图案。标本的投影图。图片:自然

在加拿大米瓜沙(Miguasha)发现的古代Elpistostege鱼化石揭示了人类手如何从鱼鳍进化而来的新见解。

来自澳大利亚弗林德斯大学和加拿大魁北克省里穆斯基大学的一个古生物学家国际团队发现,正如《自然》杂志所描述的那样,随着3.8亿年前泥盆纪晚期的鱼类开始攻击浅水和陆地上的猎物,该鱼类标本扩展了鱼类与四足动物过渡的进化联系。

这种完整的1.57米长的鱼首次完整地展示了腕骨鱼类中的完整手臂(胸鳍)骨骼。使用高能CT扫描,胸鳍的骨骼显示出肱骨(臂),桡骨和尺骨(前臂),腕骨(腕)和指骨以手指组织(手指)的存在。

“今天我们在《自然》杂志上宣布,我们发现了完整的四足类鱼标本,叫做Elpistostege,它揭示了脊椎动物手进化的非凡新信息。”弗林德斯大学古生物学战略教授约翰·朗(JohnLong)说。

“这是我们首次明确发现在任何已知的鱼类中,将手指锁在鳍片中。鳍片中的关节手指像大多数动物手中的手指骨头一样。”

“这一发现将脊椎动物的手指起源推回了鱼类的水平,并告诉我们,在鱼类离开水面之前,脊椎动物手的模式已在进化中得到了深深的发展。”

3D动画展示了人类的手如何从鱼鳍进化的新见识。正如《自然》杂志所描述的那样,由于鱼类在泥盆纪晚期开始在浅水和陆地等生境中突袭猎物,因此扩展了鱼类与四足动物的过渡进化联系,这条完整的1.57米长的鱼类首次显示了的完整手臂(胸鳍)骨骼。使用高能CT扫描,胸鳍的骨骼显示出肱骨(臂),桡骨和尺骨(前臂),腕骨(腕)和指骨以手指组织(手指)的存在。

鱼类进化为四足动物(人类属于四足脊椎动物)是生命史上最重要的事件之一。

脊椎动物因此能够离开水面并征服土地,为了完成这一过渡,最重要的变化之一就是手脚的演变。

为了了解从鱼鳍到四足动物肢体的演变,古生物学家研究了中泥盆纪和上泥盆纪(3.93-3.59亿年前)的肉鳍鱼和四足动物的化石,这些化石被归为“希望螈目”。

其中包括加拿大北极地区的著名提塔利克鱼(Tiktaalik),不过它们仅有不完整的标本。

来自魁北克省里穆斯基大学的合著者理查德·克鲁蒂埃(RichardCloutier)说,在过去的十年中,化石为鱼类向四足动物的过渡提供了帮助,从而更好地理解了与呼吸、听力和进食有关的解剖变化,因为栖息地逐渐从水变成了陆地。

“手指的起源与鱼类开发浅水支撑或短途离开水的能力有关。鳍中小骨头数量的增加允许通过更多的弹性平面分散重量“

a,b,四足鱼(Panderichthys,Tiktaalik和Elpistostege)和早期四足动物(Tulerpeton)的胸肢内骨骼(a)和肱骨(b)的解剖结构比较。b中的红色箭头表示外胚层。图片:自然

“这项研究揭示的其他特征涉及上臂骨或肱骨的结构,也显示了与早期两栖动物共有的特征。Elpistostege不一定是我们的祖先,但它最接近我们真正的鱼类和四足动物之间的中间产物’。”

Elpistostege是生活在魁北克约3.8亿年前的浅海至河口栖息地的最大捕食者。它的嘴中有强大的尖牙,因此可以捕食在同一矿床中发现的几种较大的已灭绝的肉鳍鱼。

Elpistostege最初仅发现头骨顶的一小部分,位于魁北克省米瓜沙国家公园的化石峭壁上,年被描述为属于早期的四足动物。

年发现并描述了这只神秘动物的头骨的另一部分,这表明它确实是一种高级的肉鳍鱼。Elpistostege的新完整标本于年被发现。

新标本的精心处理和化石的CT扫描是年在魁北克进行的,克鲁蒂埃教授与伊莎贝尔·贝查德(IsabelleBechard)一起对扫描数据进行了初步解释,文森特·罗伊(VincentRoy)和罗克珊·诺尔(RoxanneNoel)分析了骨架和鳍结构。




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