出品：科普中国

作者：李懋坤

监制：中国科普博览

编者按：为解码生命科学最新奥秘，科普中国前沿科技项目推出“生命新知”系列文章，从独特的视角，解读生命现象，揭示生物奥秘。让我们深入生命世界，探索无限可能。

距今约4.36亿年的双叉苗家鱼化石被发现

近日，一项发表在《古脊椎动物学报》（Vertebrata Palasiatica）上的研究成果吸引了大家的注意。成果的主角是来自重庆特异埋藏化石库中的一种真盔甲鱼类——双叉苗家鱼(Miaojiaaspis dichotomus gen. et sp. nov.)。属名中，“苗家”来源于苗族，是秀山土家族苗族自治县的主要少数民族之一。“双叉”则用来描述其侧横管末端分叉这一特征。

双叉苗家鱼是在重庆市东南部志留纪兰多维列世特列奇期迴星哨组(距今约4.36亿年)被发现的，正型标本为一件连接躯干的不完整头甲化石，现收藏于重庆地质矿产研究院，标本号为CIGMR V0125a和CIGMR V0125b。

双叉苗家鱼头甲背侧复原图

(图片来源：参考文献1)

盔甲鱼就盔甲鱼，还分真假吗？

双叉苗家鱼是一种真盔甲鱼类。

看到这里，很多人肯定有这种疑问，难道还有假盔甲鱼类？

很遗憾，没有假盔甲鱼类。不过有其他的盔甲鱼类。

要讲清楚它们的情况，还要从无颌类说起。

无颌类是一类没有上下颌、具有单一外鼻孔的类群。除去现生无颌类（代表为盲鳗和七鳃鳗），已经灭绝的无颌类可以分为两大类别——昆明鱼类和甲胄鱼类。甲胄鱼类占据了无颌类中的绝大多数，在当时构成了脊椎动物的主体。

盔甲鱼类是甲胄鱼类中极度繁盛的类群之一，在分类地位上处于早期脊椎动物演化的一个关键节点，能够为有颌类起源提供关键性的化石证据。除去几个基干类群外，盔甲鱼类可以分为三个单系类群，依据分化时间的先后分别为真盔甲鱼类，多鳃鱼类和华南鱼类。

盔甲鱼类是一个具有浓厚地方色彩的类群，目前绝大多数的盔甲鱼类仅发现于中国和越南北部。真盔甲鱼类是盔甲鱼类中的一个单系类群，自4.3亿年前和基干类群分化后，一直延续到早泥盆世布拉格期（距今约4.1亿年）。真盔甲鱼类个体普遍较小，头甲呈三角形，或有吻突。

为何又是重庆？

重庆无颌类化石的最早发现可以追溯到1962年，地点在重庆市秀山土家族苗族自治县水源头村。湖南省区测队在该地区的一块滚石上发现了一块无颌鱼类化石，后经过刘时藩先生命名为秀山真盔甲鱼(Eugaleaspis xiushanensis)。由于秀山真盔甲鱼的许多特征都和盾鱼属十分相似，2012年将其重新命名为秀山盾鱼（Dunyu xiushanensis）。

2019年，李强老师在秀山县洪安镇边城村附近意外发现了一块完整对开的有颌鱼类化石——袖珍边城鱼(Bianchengichthys micros)。于2021年在《当代生物学》上发表了相关研究成果。

2022年，陈阳等人描述了来自秀山县涌洞镇迴星哨组的第一块也是当时最古老的真盔甲鱼类材料——滨海涌洞鱼（Yongdongaspis littoralis）。这一新材料弥补了中华盔甲鱼和真盔甲鱼簇(eugaleaspid cluster)之间的形态学鸿沟，具有重要意义。

2022年9月，《自然》杂志以封面文章形式同期发表了朱敏团队及其合作者的四篇学术论文。其中的奇迹秀山鱼(Xiushanosteus mirabilis)、灵动土家鱼(Tujiaaspis vividus)和蠕纹沈氏棘鱼(Shenacanthus vermiformis)都自重庆特异埋藏化石库。本次新发现的双叉苗家鱼也来自于此。

灵动土家鱼化石照片

(图片来源：参考文献2)

双叉苗家鱼这条鱼有什么特别？

和其他发现于重庆特异埋藏化石库的化石材料相似，双叉苗家鱼的体型较小，头甲的长度约2cm。除头甲以外，双叉苗家鱼还保留了部分躯干。沿着躯干的腹侧边缘有明显的相互叠覆的V形外骨骼骨单元，称腹侧鳍褶。这与灵动土家鱼中发现的腹侧鳍褶在很大程度上相同，表明这一结构可能广泛存在于盔甲鱼类当中。

此外，根据系统发育分析结果，双叉苗家鱼和灵动土家鱼组成了一个单系类群——土家鱼科。

它还为偶鳍究竟如何起源这一问题提供了关键证据。

目前有充分的化石证据和胚胎证据表明我们人类的四肢是从鱼类的偶鳍演化而来，但是偶鳍究竟从何而来？

两个追溯到19世纪的假说对偶鳍的演化做出了推测：鳃弓假说(gill-arch hypothesis)和鳍褶假说(fin-fold hypothesis)。鳃弓假说认为，鳃弓是偶鳍的前身；鳍褶假说则认为，偶鳍来源于早期鱼类演化中的一对纵观体壁的腹侧鳍褶。

偶鳍起源的两种假说:A, 鳃弓假说；B， 鳍褶假说

(图片来源：参考文献3)

前面提到，此次发现的双叉苗家鱼和2022年报道的灵动土家鱼具有大体相同的腹侧鳍褶，这两条古鱼为鳍褶理论提供了最关键、最直接的证据。

值得注意的是，纵观全身的腹侧鳍褶因为没有肌肉和内骨骼的支撑，实际上并不能进行自由活动这样的行为。那么这一结构的功能是什么？又如何解释？

研究团队曾对灵动土家鱼采用了计算流体力学模拟实验。让带有鳍褶和不带鳍褶的灵动土家鱼三维虚拟模型分在在不同流速、不同仰角的情况下分析腹侧鳍褶的功能。结果显示，除0°仰角的情况外，这对腹侧鳍褶能够为土家鱼提供可观的升力，甚至能够与自身重力相抵消。这样的功能对于盔甲鱼类这类底栖的游泳者来说十分重要。

“从鱼到人”的故事越来越完整

得益于科研工作者们的不懈努力，“从鱼到人”的故事越来越完整。许多悬而未决的脊椎动物演化问题和空白因为新的化石证据的得到揭示和创新。此次双叉苗家鱼的发现是偶鳍理论的又一化石证据，同时也暗示了腹侧鳍褶这一结构可能广泛存在于盔甲鱼类当中。

许多人依然对“从鱼到人”有不少疑问和困惑，甚至有人说“从鱼到人”太荒唐了，是谎言。

根据目前的研究，“从鱼到人”的演化历程始于大约5亿年前。要正确理解、认同这一演化历程，确实不容易，需要站在百万年、千万年的时间尺度上去认识演化、理解演化。

不过，好在这一巨大的时间跨度在地质历史时期留下了恢弘的脊椎动物演化篇章。“从鱼到人”的演化不是瞬间的，是一步一步从鱼类到两栖类、爬行类、哺乳类最终到我们人类的过程。相信我们还会发现更多的证据来证明这一演化历程，也欢迎更多朋友关注古生物学，和我们一起发现数亿年前真实存在过的生命和它们的故事。

参考文献：

[1] CHEN Yang, LI Qiang, ZHOU Zheng-Da, SHAN Xian-Ren, ZHU You-An, WANG Qian, WEI Guang-Biao, ZHU Min. A new genus of galeaspids (jawless stem-Gnathostomata) from the early Silurian Chongqing Lagerstätte, China. Vertebrata Palasiatica, DOI: 10.19615/j.cnki.2096-9899.240820.

[2] Gai, Z., Li, Q., Ferron, H. G., Keating, J. N., Wang, J., Donoghue, P. C. J., & Zhu, M. (2022). Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages. Nature, 609(7929), 959-963.

[3] Pieretti, J., Gehrke, A. R., Schneider, I., Adachi, N., Nakamura, T., & Shubin, N. H. (2015). Organogenesis in deep time: A problem in genomics, development, and paleontology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(16), 4871-4876.

来源: 中国科普博览

内容资源由项目单位提供