这种古老的鱼代表了已知最早的手指进化证据
艺术家对 E. watsoni 的印象。 (卡特里娜·肯尼)
世界上的四肢动物有几个共同点。 刺。 双侧对称。 我们大多数人都有(或者,就鸟类而言,有)四个肢体末端各有五位数字。
这些手指何时以及如何在动物身上出现一直是个谜。 古生物学家刚刚在一种生活在 3.8 亿年前的鱼的鳍中发现了这种解剖学特征的最早证据。
基本的指骨可能看起来不太像,但它们标志着脊椎动物进化中最重要的转变之一。
澳大利亚弗林德斯大学的古生物学家约翰·朗告诉 ScienceAlert,“我们在所有脊椎动物的手最初形成的起源上取得了重大突破。”
“这是我们第一次在任何已知的鱼类中明确地发现手指锁在带有鳍条的鳍中。鳍上的关节手指就像大多数动物手中的指骨一样。”他在一份声明中说。
从水生鱼类到四肢生物(四足动物)的转变是进化史上最重要的转变之一,但我们的知识还存在重大差距。 其中一个差距是鱼类从深处浮出并开始在较浅水域觅食的时刻——这被认为是爬上陆地之前的中间步骤。
为了完成这种转变,动物需要一些对于爬行来说非常重要的东西——即手、脚、手指等等。
这里是古代标本的所在地叶鳍鱼被称为荸荠进入画面。 这是一种类似四足动物的鱼,属于一种叫做蜈蚣属,在通向四足动物的祖先线上; 我们对四足动物出现的理解很大程度上依赖于我们对该秩序的了解。
(Cloutier 等人,《自然》,2020)
但星骨鱼化石记录相当稀少,胸鳍骨骼解剖结构不完整。 直到 2010 年,一块几乎完整的 1.57 米(5.15 英尺)石化了E·沃森骨骼是在加拿大魁北克省 Miguasha 的 Escuminac 地层中发现的。
朗和他的同事来自加拿大魁北克大学的古生物学家理查德·克劳蒂尔一直在仔细研究这些骨骼化石,看看它们能告诉我们关于这种神秘动物的信息。 本文是系列文章中的第一篇,介绍了两人及其团队如何使用 CT 扫描来发现鳍的骨骼解剖结构。
朗告诉《ScienceAlert》:“我们重点关注鳍中指骨的发现,因为这是一个非常惊人的发现——第一个明确的(没有争议的)鱼有指骨的案例。”
“一旦我们比较了我们的鳍骨架蜈蚣通过陆生动物的手臂和手部骨骼,很明显,从进化意义上来说,一排排小指骨与陆地动物(如我们)手中的指骨相同。”
早期四足动物肢体解剖结构的比较。 (理查德·克劳蒂尔和约翰·朗)
这些骨头并不完全是真正的手指,因为它们像手套一样塞在鳍内,无法自由移动。 鳍仍然保留着被鳍条骨覆盖的外缘,称为鳞毛体; 手指将无法自由活动,除非E·沃森失去了那些。
但它确实证实了这种动物是鱼类和四足动物之间的中间体。 尽管有些人认为手指和腕骨可能是四足动物所特有的,我们已经有其他提示; 例如,在叶鳍鱼中发现了肱骨、桡骨和尺骨的四足动物状排列追溯到1892年。
“手指的起源与发展鱼在浅水中支撑其重量或在陆地上短途旅行的能力有关。鳍上小骨头数量的增加允许更多的灵活性平面通过鳍分散其重量,”克劳蒂埃解释说。
“研究揭示的其他特征涉及上臂骨或肱骨的结构,这也显示了早期两栖动物所共有的特征。蜈蚣它不一定是我们的祖先,但它是我们能找到的最接近真正的‘过渡化石’,介于鱼类和四足动物之间。”
该团队描述化石的下一部分工作将重点关注头部和头骨的各个部分,与早期四足动物进行比较,以进一步追踪这些进化联系。
“这确实是一个令人惊叹的标本,”朗说。
该研究发表于自然。