北京時間2021年1月28日凌晨0時，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所朱幼安、盧靜、朱敏帶領(lǐng)由中國、澳大利亞、英國和瑞典學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)，在《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）雜志上發(fā)表了他們對4億年前的澳大利亞盾皮魚類腦腔、內(nèi)耳和內(nèi)淋巴系統(tǒng)精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)的最新研究成果及其對有頜脊椎動物早期演化框架的沖擊。

大多數(shù)脊椎動物，包括人類自身均屬于有頜類?，F(xiàn)代有頜類包括軟骨魚類、硬骨魚類及后者登上陸地的后裔。據(jù)介紹，從頜的起源到現(xiàn)代有頜類最近共同祖先出現(xiàn)之間的系統(tǒng)演化空間，為一群被統(tǒng)稱為“盾皮魚類”的早期有頜魚類所填充，而現(xiàn)代有頜類共同的身體藍(lán)圖及許多重要器官特征的起源，就需要到這中間去尋找。

布林達(dá)貝拉魚（Brindabellaspis stensioi）是一種中等體型的盾皮魚類，顯著特征為有一長而扁的吻部，生活在4億年前澳大利亞東部的陸表淺海礁區(qū)，被戲稱為“鴨嘴獸古魚”。早在1980年，澳大利亞著名古魚類學(xué)者加文·楊（Gavin C. Young）就發(fā)表了布林達(dá)貝拉魚腦顱解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的詳盡專論。保存精美的腦顱和腦腔展示了一些非常原始的特征，暗示著布林達(dá)貝拉魚的系統(tǒng)位置很可能接近整個有頜類起源的節(jié)點(diǎn)。但限于當(dāng)時技術(shù)手段的限制，只能通過經(jīng)酸蝕法清修的化石標(biāo)本的破損部位，一窺腦顱內(nèi)部腔體構(gòu)造，其內(nèi)耳半規(guī)管和內(nèi)淋巴系統(tǒng)的細(xì)節(jié)無法確切得知。

布林達(dá)貝拉魚（Brindabellaspis）化石標(biāo)本的CT重建，顯示其顱頂甲、腦顱、腦腔和內(nèi)耳骨迷路結(jié)構(gòu)（朱幼安供圖）

朱幼安等人應(yīng)用高精度CT掃描數(shù)據(jù)，對在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的兩件新的、沒有進(jìn)行徹底酸蝕法清修的布林達(dá)貝拉魚頭部標(biāo)本進(jìn)行掃描和詳細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)，正是在過去不可知的區(qū)域內(nèi)，隱藏著十分重要的信息。布林達(dá)貝拉魚內(nèi)耳的上部（pars superior，即半規(guī)管）和下部（pars inferior，即前庭，包括橢圓囊和球囊）界限分明，前后半規(guī)管以發(fā)達(dá)的總腳（crus commue）和橢圓囊上腔（sinus superior）相連，這與之前所知的其他盾皮魚類內(nèi)耳十分不同，而與現(xiàn)代有頜類相似，并且這一系列特征可以在包括人類在內(nèi)的大部分現(xiàn)代有頜類中找到。

內(nèi)淋巴液是充盈在內(nèi)耳膜迷路中的液體。包括人類在內(nèi)的陸地脊椎動物以及大部分硬骨魚類都有封閉的內(nèi)淋巴系統(tǒng)，人耳的內(nèi)淋巴液壓力失衡會導(dǎo)致令患者極為痛苦、且?guī)缀鯚o法治愈的美尼爾氏?。∕énière's disease）。然而，許多早期魚類有開放的內(nèi)淋巴系統(tǒng)，內(nèi)淋巴液與外界水體相通。多數(shù)盾皮魚類和無頜的甲胄魚類內(nèi)耳均由一根簡單的內(nèi)淋巴管直通外界，而現(xiàn)代有頜類則發(fā)育有膨大的內(nèi)淋巴囊。朱幼安等人的研究發(fā)現(xiàn)，布林達(dá)貝拉魚擁有發(fā)達(dá)的內(nèi)淋巴囊，該內(nèi)淋巴囊向內(nèi)通過一垂直小管與內(nèi)耳前庭相連，向外又由穿透顱頂?shù)膬?nèi)淋巴管與外界相通，這與現(xiàn)代有頜類，特別是與軟骨魚類模式基本一致，進(jìn)一步支持了布林達(dá)貝拉魚與現(xiàn)代有頜類較近的關(guān)系。

對最早期有頜類演化關(guān)系的爭論由來已久。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為盾皮魚類形成一個自然類群，近年來，許多學(xué)者認(rèn)為盾皮魚類只是許多最早期有頜類的集合，代表了從無頜的甲胄魚演化到硬骨魚軟骨魚之間一系列的中間狀態(tài)。除了上述對內(nèi)耳的研究外，朱幼安等人還通過CT掃描數(shù)據(jù)重新訂正了布林達(dá)貝拉魚顱頂甲骨片的型式，并認(rèn)為一些過去歸為布林達(dá)貝拉魚自有的特化性狀，如向前分開的嗅束等，實(shí)際上可以與現(xiàn)代有頜類比較。

早期脊椎動物內(nèi)耳及內(nèi)淋巴系統(tǒng)的演化（朱幼安供圖）

依據(jù)這些新加入的數(shù)據(jù)，朱幼安等人詳細(xì)厘定了有頜類特征矩陣，對其進(jìn)行的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于最簡約假設(shè)的系統(tǒng)演化樹與之前假說有較大區(qū)別。在新提出的假說中，盾皮魚類確實(shí)不能構(gòu)成一個單系或自然類群，不過，有頜類可能很早就分開形成兩個大的支系，其中一個單系類群包括了我們所知的大部分盾皮魚類，另一個支系包括了現(xiàn)代有頜類和與它們關(guān)系較近但仍為盾皮魚類形態(tài)的屬種。布林達(dá)貝拉魚位于這些向現(xiàn)代有頜類演化的盾皮魚的根部。而一些形態(tài)和生活方式接近硬骨魚類和軟骨魚類的盾皮魚類，如著名的泥盆紀(jì)超級掠食者鄧氏魚所屬的節(jié)甲類，與現(xiàn)代有頜類的相似性主要是趨同演化的結(jié)果，并不是因?yàn)樗鼈兙哂休^近的親緣關(guān)系。

布林達(dá)貝拉魚的研究僅僅展現(xiàn)了過去經(jīng)典標(biāo)本的重新研究對現(xiàn)有早期脊椎動物演化框架的沖擊。近期，在中國發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的志留紀(jì)有頜魚類，它們已經(jīng)非常接近頜起源的時間和系統(tǒng)演化節(jié)點(diǎn)。研究人員深信，對它們的深入研究將提供全新的資料，有望在頜的起源、有頜類早期演化框架等一系列重大科學(xué)問題上取得空前的突破。