大美科技馆 |假期去哪？寻找世界上的第一条鱼

大美科学 2019-12-10

　　世界上的第一条鱼

　　英国著名科学杂志Nature曾以“逮住世界上的第一条鱼”为题，报道了中国云南海口鱼的重大发现。海口鱼代表了世界已知最早、最原始的脊椎动物。

　　本期我们带领大家走进中国古动物馆，一起来听化石的故事，寻找世界上的第一条鱼。

　　西北大学的古生物学家舒德干院士带领的研究团队将耳材村海口鱼、丰娇昆明鱼和长吻钟健鱼一起，归入了“昆明鱼目”。该类动物成为世界已知最早鱼类的代表，也是脊椎动物生命之树发展壮大的起点。脊椎动物的演化从这样一些不起眼的小鱼开始，的确是非常地低调。尤其是生活在寒武纪海洋中的很多生物现在都已经彻底灭绝了，没有留下任何后代，但这些小鱼的后代将发展、壮大——如同一个嫩芽，最终将长成一棵巨大的脊椎动物生命之树（其中一个枝杈就代表我们人类）。从此，地球上将热闹起来！

　　耳材村海口鱼群体化石（来源：舒德干）

　　海口鱼：世界上的第一条鱼

　　5亿多年前，如今林壑尤美的云南地区还是一片浅海。在清澈的海水中，一些两三厘米长的小鱼四处游动，用圆盘状的口搜寻海底泥沙中的细小食物。沧海桑田，如今它们的化石发现于云南海口镇及耳材村等地的山丘上，它们也因此获得了正式的名称：耳材村海口鱼（显然名字中的海口与海南岛的海口市无关）。海口鱼的口中没有后端关节的、可以灵活开闭的上下颌骨作为支撑，所以在分类上它们被称为“无颌类”。

　　海口鱼拥有显著的头部、眼睛和尾部。它的背部有一条长的鱼鳍直达尾部，并向下、向前延伸到腹侧。它具有至少6对鳃裂（可能多达9对），也拥有脊椎动物特有的双V字形（也有称“S形”“之字形”）的肌肉分节形式。在海口鱼的腹部具有13个圆形团块，可能代表它的生殖腺。在海口鱼的身体中靠近背侧的部位，从前到后，拥有一条起支持作用的棒状结构——脊索，这说明它肯定是脊索动物家族的一员。而在脊索的周边已经出现了可能是软骨质的脊椎的雏形，因此海口鱼又被研究者进一步归入了脊椎动物。

　　根据化石的印记，在大约5亿多年前的寒武纪早期，在中国西南的浅海中，一些被称为昆明鱼和海口鱼的动物的体内，已经悄悄地孕育出了初始的脊椎，使得它们的身体既坚强、又灵活。对所有脊椎动物而言，这无疑是一次伟大的革命！

　　海口鱼化石（上）（来源：侯先光）和复原图（下）（绘图：许勇）

　　脊椎动物的常识

　　在脊椎动物漫长的演化史中，“脊椎的出现”具有里程碑式的意义，因而当之无愧地被列为首次重大事件。

　　无论生活在水中的鱼类、空中的飞鸟、还是在陆地上的龟、蛇、虎、象，所有脊椎动物都有一个共同的特征：身体中靠近背部具有一串支撑身体的骨骼——脊椎骨。脊椎动物的脊椎骨由两部分构成：位于腹面的椎体和位于背面的神经弓。椎体是圆柱状，前后椎体首尾相连，有时椎体之间还有软骨质的椎间盘作为缓冲压力的垫板（如人类的脊椎）；而神经弓包围并保护里面的脊神经（即脊髓）。全部脊椎骨连接起来可以形成坚韧的脊柱，使身体既坚强又能产生一定的弯曲，以适应灵活运动的需要。这是动物体内一次重要的结构创新。