3.9亿年前的东方鱼为何能多存活两千万年？最新研究揭晓答案(魚類盔甲化石)

中新网北京7月11日电 ( 孙自法)“这件大约3.9亿年前的东方鱼化石的最大特点，就是它的鳃(囊)特别多，多达45对，比之前命名多鳃鱼的12对还要多很多，又一次刷新了我们对多鳃鱼的认识，也成为目前世界上鳃囊最多的一种鱼类”。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)盖志琨研究员近日在北京接受中新社专访，谈及研究团队最新完成的一件古鱼化石标本研究成果时这样概括道。
他认为，东方鱼拥有史上数目最多的鳃囊，可能是它们在因缺氧造成的生物灭绝事件中幸存下来且延续约两千万年的秘诀所在。

盔甲鱼类的系统发育关系、属级多样性以及对泥盆纪生物时间的响应示意图。
中科院古脊椎所 供图

这项远古鱼类演化研究重要成果论文，已在专业学术期刊《古脊椎动物学报》发表。

3.9亿年前盔甲鱼类化石首现“恐龙之乡”

论文第一作者、中科院古脊椎所硕士研究生毕业即将赴英国留学深造的孟馨媛介绍说，本次研究的化石标本采自素有“恐龙之乡”之誉的云南楚雄彝族自治州，也是“恐龙之乡”首次发现3.9亿年前盔甲鱼类化石。

东方鱼生态复原图(杨定华绘)。
中科院古脊椎所 供图

上世纪30年代，由中国著名古生物家杨钟健院士发现并命名的“中国第一龙”——许氏禄丰龙化石即在楚雄州禄丰县发现，是中国人自己发现、发掘、研究并装架的第一具恐龙，现为中国古动物馆的镇馆之宝。

此次研究的3.9亿年前盔甲鱼类东方鱼化石标本，是一件保存不完整但特征明显的多鳃鱼头甲的一部分，它发现于毗邻禄丰县的武定县城附近，化石保存在橙黄色石英砂岩上。
武定当地泥盆纪(约4亿年前)地层较发育，多属陆相、滨海相沉积，出产丰富的鱼类化石，包括盾皮鱼类温氏武定鱼、巨扒皮鱼、长枕旧城鱼、大尹氏鱼、吴氏香水鱼、中华利沃鱼和盾皮鱼类东生沟鳞鱼、田氏湖南鱼、曲靖西冲鱼、刘氏滇鱼以及总鳍鱼类武定瑟索鱼等。
虽然武定曾发现早泥盆世(约4.1亿年前)的盔甲鱼类的武定华南鱼化石，但中泥盆世(约3.9亿年前)的盔甲鱼类化石发现尚属首次。

东方鱼化石照片(盖志琨摄)与素描复原图(郭肖聪绘)。
中科院古脊椎所 供图

孟馨媛称，这件东方鱼化石还是继广西之后中国发现的第二件中泥盆世盔甲鱼类化石标本，由于盔甲鱼类化石主要集中产自中国，因此它也是世界上第二件中泥盆世盔甲鱼类化石标本。

史上最多鳃囊或是幸存两千万年秘密武器

论文通讯作者盖志琨研究员指出，鳃是鱼类最重要的呼吸器官，是氧气交换的重要场所，而在盔甲鱼类中，鳃囊的数目在不同类群中差异很大，在分类上是重要的依据之一。

论文通讯作者盖志琨研究员(左)、论文第一作者孟馨媛分别展示介绍用于研究的两种东方鱼化石标本材料。
中新社 孙自法 摄

这次研究的多鳃鱼类东方鱼化石，代表迄今所知史上鳃囊数目最多的盔甲鱼类，其鳃囊数目达45对，是志留纪早期(约4.38亿年前)时期最原始盔甲鱼类的7倍以上，现生鱼类的鳃一般只有5至7对。

他说，早泥盆世时期中国均处于低纬度地区，其中华南绝大部分处在赤道附近，环境非常适合于各种鱼类的生存。
对于盔甲鱼类来说，少量的鳃囊就足以保证其生命体对氧气的需求。
不过，泥盆纪发生多次全球性海平面升降、海洋缺氧或贫氧以及生物灭绝或更替事件，从而消耗水体底层氧气，导致浅海缺氧。

盔甲鱼类一直被认为生存在浅海或滨海环境，其鳃囊数目的演化在一定程度上能够反映出对海洋缺氧事件的响应，表现为鳃囊数目激增，因此，当绝大多数盔甲鱼类在生物事件中灭绝时，只有东方鱼拥有史上数目最多的鳃囊而延续生活到中泥盆世，这可能是它们在因缺氧造成的生物灭绝事件中幸存下来秘诀所在。

硕大东方鱼化石(左)和本次研究的东方鱼未定种化石标本。
中新社 孙自法 摄

盖志琨表示，盔甲鱼类鳃囊数目成倍增多，一直是一个难以解释的演化现象，研究团队此次东方鱼化石新发现研究表明，其可能是盔甲鱼类对早泥盆世反复出现的海洋缺氧事件的一个演化响应。
该研究将东方鱼属的生存时代从约4.1亿年前扩展到约3.9亿年前，向后延续约两千万年。
这项成果不但填补了多鳃鱼类在云南约3.9亿年前的地质空白，也增加学界对盔甲鱼类在泥盆纪时辐射演化和扩散迁徙路线的认识，并对探讨盔甲鱼类的鳃囊数目与距今4.1年左右海洋缺氧事件的协同演化有重要意义。

东方鱼化石“犹抱琵琶半遮面”种待定

盖志琨科普介绍称，盔甲鱼类是多样性高且区域性色彩强的无颌类，目前共有66属90种，仅见于中国和越南北部。
盔甲鱼类除基干类群外(包括修水鱼类、汉阳鱼类、大庸鱼类)外，可划分为三个单系类群——真盔甲鱼目、多鳃鱼目和华南鱼目。
东方鱼属在系统分类上属于盔甲鱼亚纲多鳃鱼目多鳃鱼科。

此次发现的东方鱼化石仅保存头甲左侧的部分腹环，但已经是中泥盆世保存最好的盔甲鱼标本。
该标本头甲较圆因只保存一半，外观宛如中国古代只露出一半的琵琶，堪称“犹抱琵琶半遮面”。
不过，这个东方鱼化石标本虽然不完整，但具有多鳃鱼类的典型特征，即具有较多数目的鳃囊(鳃区至少保存37对鳃囊)，根据腹环长度和每个鳃囊宽度推算，它应该跟硕大东方鱼一样，拥有多达45对鳃囊。

本次研究的3.9亿年前东方鱼未定种化石标本。
中新社 孙自法 摄

他认为，本次研究的化石标本保存的部分指示其腹环宽而长，是个体较大的多鳃鱼类，眶孔大而圆，至少具有3对侧横管，头甲纹饰为细小致密的粒状突起，这些特征尤其是鳃囊数目指示其应归属于东方鱼属。
至于该标本是否代表东方鱼属的一个新物种，由于标本没有保存鼻孔、眶孔等关键信息，研究团队因此暂未命名新物种，而是把它看作东方鱼属的一个待定种，有待未来有新的化石材料发现，以进一步研究确定。

盖志琨表示，作为盔甲鱼类三大类群之一，最早的多鳃鱼类化石记录可追溯至约4.38亿年前，直到早泥盆世时，多鳃鱼类才迎来辐射演化。
此次化石发现及研究表明，东方鱼也在距今约4亿年左右的生物灭绝事件后幸存下来，一直生存到中泥盆世。

他说，在泥盆纪生物事件对盔甲鱼类物种多样性的影响方面，从云南晚志留世(约4.25亿年前)到早-中泥盆世向北到宁夏的晚泥盆世(约3.82亿年前)，向东到广西的早-中泥盆世均有多鳃鱼类被发现，但时代和地域不同，它们是在何时开始迁徙辐射到宁夏、广西仍是未解之谜，也有待未来进一步研究。
(完)