黔齿鱼的齿旋并列生长在下颌最前端,每一个齿旋都有一个螺壳形的基板,上面生长着数排由小到大排列的牙齿,牙齿是有颌的最直接的证据,之前,脊椎动物牙齿最早的确切化石记录是志留纪晚期(约4.25亿年前),黔齿鱼齿旋的发现将有颌鱼类牙齿出现的时间往前推了1400万年,系统发育分析结果表明黔齿鱼隶属软骨鱼类全群,这说明志留纪早期脊椎动物已经高度分化了。 这篇文章在2020年投稿,就是这次发表的四篇论文中的《The oldest gnathostome teeth》,译为《最古老的有颌类牙齿》,曲靖师范学院安爵辅、李强,英国伯明翰大学 Ivan Sansom 为该论文共同第一作者。 与此同时,他们开始着手分析这批材料中的其它微体化石。这些化石虽然并没有保存成一条完整的鱼,但是有些棘刺与鳞片是挨在一起的,这就比过去那种零散的单独棘刺提供了更大的信息量。为了把无数微体化石拼成一条完整的鱼,研究团队从大量样本中挑出了可能属于一种鱼的近1000个分散保存的细小化石,并鉴定出其中的头部镶嵌骨片、躯干鳞片、围眶骨、不完整的鳃条骨等不同部位骨骼。 经过约3年的努力,通过组织学切片、三维重建以及系统发育分析等技术,他们复原了一种被命名为 “梵净山鱼” 的新的鱼类属种。在鱼类进化之树上,梵净山鱼应该被放置在软骨鱼干群—栅棘鱼类这个位置,填补上了这一支系过去化石记录的缺失。这篇文章题为《华南早期志留纪多刺软骨鱼》(Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China),曲靖师范学院安爵辅、李强,英国伯明翰大学 Ivan Sansom 为该论文共同第一作者。
图4 新塑梵净山鱼生态复原 | 傅渤渊、傅保中绘
重庆生物群:一个宝库的意外发现之旅贵州石阡志留纪早期鱼类的发现已经足够令人惊喜,但在重庆秀山县发现的 “重庆生物群”,不得不让人再次羡慕中科院古脊椎动物与古人类研究所研究人员的 “好运爆棚”。 重庆秀山化石点包含数量多、种类全、保存好、头尾完整的鱼类化石,古生物学有史以来的两百多年内,这还是首次将完整有颌脊椎动物化石记录追溯到志留纪早期。对此,朱敏总结说,这是继澄江生物群、热河生物群等后,又一个在中国发现的、为探索生命之树演化重要节点提供大量关键证据的特异埋藏生物群。 位于云南澄江帽天山附近的澄江生物群是保存完整的寒武纪早期化石群,共涵盖16个门类、200余个物种的化石。2012年,澄江化石群申遗成功,使中国拥有首个化石类世界遗产;热河生物群则包括现在中国北部、蒙古和西伯利亚的外贝加尔地区,朝鲜和日本的一部分,其发现的化石在恐龙演化、鸟类的起源、羽毛和鸟类飞行的起源等重要科学问题的研究中扮演关键角色。 这次发现的化石点位于重庆市东南角的秀山县涌洞乡川河盖,这里是贵州、湖南与重庆三省交界的地方,与贵州石阡县直线距离140多公里,驾车大约三个小时。秀山与石阡两个化石点都是志留纪早期地层,但是秀山化石点年代稍晚于石阡,距今约4.36亿年。当时,重庆东部是华南大陆边缘的陆架,淹没在侵入华南大陆中央的扬子古海之下,注入海湾的大河口和滨海形成了大量适合鱼类生活的环境,除了鱼类外,这里还生活着许多志留纪的典型无脊椎动物,主要是节肢动物,如翼肢鲎(海蝎)和叶虾等。 几亿年之后的公元2019年夏天,朱敏安排了古脊椎所与重庆地质矿产研究院联合培养的博士后研究人员李强去秀山跑野外,看看能否有什么新收获。 重庆脊椎动物化石的最早记录是秀山龙池镇水源头小溪组的无颌鱼类秀山盾鱼,1960年代由湖南省区域地质队发现,但因为秀山盾鱼并不是从原生层位所采集,所以它的时代是志留纪晚期还是早期一直没有得到确认。在那之后,一些古生物学家,包括朱敏的老师那一辈的学者们,都曾到重庆这个地点寻找过化石,但是没有大的突破。 最近十多年,朱敏团队的研究人员也断断续续在当地开展过野外调查。这一次,得益于我国基建的开展,开山劈石的修路让岩层被裸露出来,地质工作者与古生物学者们可以更好开展工作。 在被誉为 “最美天路” 的川河盖景区45道拐上,朱敏 “远程指挥”,让李强等人沿着这个盘山路去跑点。2019年9月11日,那原本是一个令人沮丧的下雨天。李强回忆,大家一直没有收获,士气低落,等走到38拐的地方,在踢石头互相打闹提振士气的时候,他与彭礼建等人无意中发现了一堆石头,敲开其中一块,发现了完整对半开的有颌鱼类化石。这块仅2厘米长的 “袖珍边城鱼” 化石于2021年6月发表在《当代生物学》(Current Biology)上,它来自志留纪晚期地层,为有颌类特别是盾皮鱼到硬骨鱼阶段颌、齿与偶鳍的演化提供了重要证据。 图5 袖珍边城鱼生活复原三维模型(解思远、张禾名制作)| 图源:cas.cn 这是一个很好的开端。朱敏随即组建了包括重庆市规划和自然资源局、重庆市地质研究院等机构的更大团队,一起开展更大规模的 “寻宝” 项目。研究人员开始逐层测量地层剖面、采集岩样、寻找化石。次年的2020年7月29日,在涌洞村附近的 “涌洞1号点”,研究人员发现了保存完整的无颌的盔甲鱼类涌洞鱼。几个月过后,10月12日,他们找到了前所未见的真正宝贝:志留纪早期有颌鱼类的完整化石。 “当时我们把这个发现给同行们看,他们第一反应是,这些化石不可能是志留纪的,会不会是泥盆纪的?” 朱敏向《知识分子》回忆说。因为这个埋藏点的化石保存得太好了,都是一条一条完整的鱼类化石,而且多样性很高,目前已经发现20~30种不同的鱼类。他说,澄江生物群埋藏在黄绿色粉砂质页岩中,与之类似,重庆生物群所出产的地层也是一种非常细致的粘土岩,指示这是一处 “特异埋藏”。 这个志留纪早期化石宝库的发现,毋庸置疑是全球独一无二的。“很可能说明中国华南是整个有颌鱼类演化的一个中心。” 朱幼安告诉《知识分子》,志留纪时期的地球,华南地区所在的陆地板块四周都是一片汪洋大海,这些非常小的鱼要远渡重洋,游到相当于欧洲、北美的劳伦西亚大陆去是很难的,所以这时期的远古鱼类只能在这种类似 “庇护所” 或 “伊甸园” 的小的地理范围和生态环境内繁盛。因此,与这个特异埋藏点类似的化石点,可能在全球其它地方很难找到。 描述重庆生物群及其中两种完整保存有颌鱼类的这篇论文就是《中国志留纪早期最古老的完整有颌脊椎动物化石》(The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China),古脊椎所副研究员朱幼安为论文第一作者,重庆地研院博士后、曲靖师范学院副教授李强为共同第一作者,乌普萨拉大学 Per E. Ahlberg 和古脊椎所朱敏院士为论文的通讯作者。