做什麼的銀杏(一棵樹),鸚鵡螺(一個)和腔棘魚(一個)都有共同點嗎?
它們看起來並不相似,在生物學上也沒有相關性,但它們的部分演化歷史有著驚人的相似之處:這些生物體被稱為。換句話說,它們似乎已經逃脫了通常隨著時間的推移、透過進化而發生的轉變。
在過去的 85 年裡,腔棘魚被稱為“活化石”,因為它讓人想起一個過去的時代,即恐龍時代。這些魚屬於肉鰭魚,該類還包括肺魚(有肺的魚)和四足動物,人類也屬於這個群體。四足動物是脊椎動物(有脊椎的動物),它們具有特定的解剖學特徵,包括肱骨(前肢骨骼)、股骨(後肢骨骼)和肺部。
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很少有脊椎動物能像腔棘魚那樣激發人們的好奇心,對其發現過程的引人入勝的故事以及其作為「活化石」的地位如此感興趣。更重要的是,唯一的兩種現存的腔棘魚物種,作為這漫長進化過程的倖存者,現在正面臨滅絕的威脅。
但腔棘魚真的值得這個標籤嗎?關於這種演化好奇心,腔棘魚化石告訴我們什麼?
身為古生物學家、演化生物學家和生態建模師,我們將在本文中重新檢視腔棘魚 4.1 億年的演化史。利用最新的技術進步和創新的分析方法,我們正在努力更了解這些迷人的物種通常被稱為“活化石”。
西澳大利亞的重大發現
我們的研究最近發表在期刊上,識別並描述了在西澳大利亞發現的一種 3.8 億年前已滅絕的腔棘魚化石。
這些保存得非常完好來自該魚類漫長進化史上的關鍵過渡時期。
這項研究是加拿大、澳洲、德國、英國和泰國機構的研究人員之間國際合作的結果。
「活化石」:一個備受爭議的概念
第一個在他的書中使用「活化石」這個詞物種起源1859年,他指定了他認為與當時的其他物種相比「異常」或「不正常」的生物物種。
儘管這個概念在達爾文時代還沒有明確定義,但從那時起它已經被數百名生物學家所接受。然而,「活化石」一詞以及配得上這個稱號的物種,仍然是科學界爭論的話題。
一般來說,一個分類單元(科學分類的群體或實體)被認為是“活化石”,它必須滿足一定的標準:它必須屬於一個已經存在了數百萬年的群體,隨著時間的推移,形態上幾乎沒有變化,與它的進化近親相比,呈現出所謂的原始特徵。
一段迷人的歷史:古往今來的腔棘魚
超過 175 種腔棘魚化石生活在下泥盆紀(距今 419 至 4.11 億年前)至白堊紀末期(距今 6,600 萬年前)之間。 1844 年,瑞士古生物學家路易斯·阿加西 (Louis Agassiz) 發現了一組特殊的魚類化石,並將其命名為腔棘魚目。
近一個世紀以來,腔棘魚被認為在世紀末滅絕了。,大約6600萬年前。在此期間,地球上有近 75% 的生命變成了,包括大多數——鳥類的祖先除外。
然後,1938 年 12 月 22 日,瑪喬麗·考特尼-拉蒂默南非東倫敦博物館館長接到一個漁民的電話,他釣到了一條稀有而奇怪的魚。她意識到這是一個未知物種,並聯繫了南非魚類學家(魚類生物學家)JLB Smith,史密斯證實這實際上是有史以來觀察到的第一個活體腔棘魚。
1939年,史密斯將該物種命名為紅豆,也稱為在貢貝。從那時起,這個在科摩羅群島附近的非洲東海岸、莫三比克海峽和南非海岸發現的物種引起了相當大的科學興趣。
1998年,第二種現存的腔棘魚物種出現,梅納多蛇(命名為翠鳥是在印度尼西亞蘇拉威西島附近發現的。
這兩個物種是一個古老譜系的唯一倖存者,該譜系在過去的幾百萬年裡似乎幾乎沒有進化。
繼發現紅豆,腔棘魚被認為是脊椎動物,其體形隨著時間的推移幾乎沒有變化,這表明進化緩慢。
Ngamugawi 或“古代魚”
在我們的研究中,我們描述了西澳大利亞泥盆紀時期的一種新腔棘魚物種。我們已經為它命名了恩加姆加維·溫加里。表現在金伯利地區澳洲原住民的語言 Gooniyandi 中,意思是「古老的魚」。穿戴式向 Gooniyandi 受人尊敬的祖先 Wirngarri 致敬。
恩加姆加維·溫加里是在戈戈地質構造中發現的,該地質構造是世界著名的特殊化石遺址。 Gogo 以三維保存大量魚類化石而聞名,有時甚至是軟組織,例如心和肌肉。
迄今為止,Gogo 已發現 50 多種魚類化石。這種多樣化的魚類與海洋無脊椎動物共同生活在一個環境中。泥盆紀暖海珊瑚礁大約3.8億年前。
一個比看起來更複雜的演變
我們的研究表明,腔棘魚在其歷史之初的泥盆紀時期進化迅速,但此後進化速度減慢。白堊紀之後,演化創新幾乎停止,這表明對於某些特徵來說,腔棘魚,例如拉蒂梅里亞,時間似乎被凍結了。
然而,其他特徵,例如身體比例,在中生代時期(252至6600萬年前)繼續以正常速度進化。雖然身材變化不大,但也印證了這樣的觀點:拉蒂梅里亞作為“活化石”,顱骨形狀的進化從未停止,這讓這個標籤受到質疑。
在所有研究的環境變數中,構造板塊活動對腔棘魚演化速率的影響最為顯著。新的腔棘魚物種更有可能出現在當新的棲息地被創建或破碎時。
這表現發現顯示腔棘魚數百萬年來並沒有保持不變。
它們緩慢的進化表明它們不是“活化石”,而是複雜進化歷史的結果。