4亿年前的鱼类暴露了我们理解进化论的重大错误
腔棘鱼被称为“活化石”，因为它的解剖结构在过去 6500 万年里几乎没有变化。 尽管它是历史上研究最多的鱼类之一，但它不断揭示新信息，可能会改变我们对脊椎动物进化的理解。 这在《科学进展》杂志上发表的一项研究中揭示了巴西圣保罗大学 （USP） 和美国史密森尼学会的研究人员。 重新检查颅骨后非洲腔棘鱼 （Latimeria chalumnae） 的肌肉组织，作者发现，先前确定的最大脊椎动物谱系的进化肌肉新颖性中只有 13% 是准确的。 该研究还确定了与这些群体的进食和呼吸创新相关的九种新的进化转变。 “归根结底，它甚至更类似于软骨鱼类[鲨鱼、鳐鱼和奇美拉]和四足动物[鸟类、哺乳动物、两栖动物和爬行动物]。以前想过。 与射线鳍鱼更不同，射线鳍鱼约占现存脊椎动物的一半，“由 FAPESP 支持的 USP 动物学博物馆 （MZ） 教授 Aléssio Datovo 说，他领导了这项研究。 在腔棘鱼中被错误地确定为存在的进化新奇事物中，有肌肉负责主动扩张颊咽腔，颊咽腔从口腔延伸到咽部。 这组肌肉直接关系到食物捕获和呼吸。 然而，研究表明，腔棘鱼中这些所谓的肌肉实际上是韧带，是无法收缩的结构。 射线鳍鱼 （actinopterygii） 和叶鳍鱼 （sarcopterygii） 在大约 4.2 亿年前从共同祖先中分化出来。 肉翅目包括腔棘鱼和肺鱼等鱼类，以及所有其他四足动物，因为它们是从水生祖先进化而来的。 这些包括哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物。 在射线鳍鱼类中，例如观赏鲤鱼，很容易看到嘴巴如何移动以吸食食物。 这种能力使放线鸟具有显着的进化优势; 今天，它们约占所有现存脊椎动物的一半。 这是与其他鱼类的根本区别，例如腔棘鱼和鲨鱼，它们主要通过咬猎物来进食。 “在之前的研究中，假设这组可以提供更大吸力的肌肉也存在于腔棘鱼，因此，应该是在骨性脊椎动物的共同祖先中进化而来的，我们现在证明这不是真的。 这至少在 3000 万年后才出现在现存射线鳍鱼的共同祖先中，“达托沃指出。 幕后 腔棘鱼是一种极其稀有的鱼类，生活在水面以下约 300 米处，在水下洞穴中度过。 自恐龙灭绝以来，它们变化如此之小的原因之一是它们几乎没有捕食者，生活在相对受保护的环境中。 这导致它们的基因组变化缓慢，正如 2013 年发表在《自然》杂志上的一项研究所表明的那样。 腔棘鱼最初仅从大约 4 亿年前的化石中得知。 直到1938年，才发现了一种活体动物，这让科学家们大吃一惊。 1999年，在亚洲水域发现了另一种物种（Latimeria chalumnae）。 由于博物馆中的标本稀有性，USP 和史密森尼学会国家自然历史博物馆的研究人员必须坚持不懈地找到一个愿意借出动物进行解剖的机构。 芝加哥菲尔德博物馆和美国弗吉尼亚海洋科学研究所最终同意各借出一个标本。 根据 Datovo， G. 这篇文章的合著者大卫·约翰逊 （David Johnson） 获得贷款值得称赞。 约翰逊出生于 1945 年，“可能是最伟大的鱼类解剖学家他的时代，“达托沃说。 他于 2024 年 11 月在研究审查期间因家庭事故去世。 贡献 “与看起来相反，解剖标本并不意味着摧毁它，只要做得好，”Datovo 说。 研究人员已经进行了 20 多年的此类研究，他花了六个月的时间将腔棘鱼的所有肌肉和颅骨分开。 这些结构现在被保存下来，可以通过以下方式单独研究其他科学家，无需解剖新动物。 亲眼目睹每块肌肉和神经使作者能够确定腔棘鱼头部的实际内容，指出以前未描述的结构，并纠正科学文献中 70 多年来重复出现的错误。 “文献中存在许多矛盾。 当我们最终检查标本时，我们发现的错误比我们想象的要多。 例如，11被描述为肌肉的结构实际上是韧带或其他类型的结缔组织。 这对口腔和呼吸的功能产生了严重影响，因为肌肉进行运动，而韧带只传递运动，“他解释道。 由于腔棘鱼在脊椎动物生命树中的位置，这一发现影响了我们对所有其他大型脊椎动物群体颅骨进化的理解。 有了这些信息，研究人员使用了三维其他已灭绝和现存鱼类头骨的显微断层扫描图像。 这些图像是由其他研究鱼类解剖结构的研究人员在进行 3D 扫描时提供的。 从完全灭绝谱系的其他鱼类的头骨图像中，达托沃和约翰逊能够推断出腔棘鱼中发现的肌肉适合的位置，阐明了第一批有颌脊椎动物中这些肌肉的进化。 在未来的工作中，Datovo 打算分析与四足动物的肌肉，例如两栖动物和爬行动物。