论文部分内容阅读
“如果没有颌，生命将真的是不可想象：没有它，巨大的噬人鲨、凶残的恐龙、狰狞的剑齿虎、喋喋不休的人类，将一无是处。”这是《发现鱼化石》一书中的一段话。
是的，颌——这个现今超过99.7%的生物都拥有的小小“零件”，就像那只南美洲的蝴蝶，轻轻扇了一下翅膀，却触发了一场脊椎动物进化史上最为重要的演化事件。
颌的起源之所以能称之为是脊椎动物演化中的一个关键事件，是因为它标志着脊椎动物由被动的滤食进食方式向主动的捕食进食方式的一个过渡。进食方式的改变，大大提高了脊椎动物的取食与适应能力。自此以后，有颌脊椎动物得以迅速向更广阔的维度演化，甚至我们人类能够走到今天，也无不得益于颌的进化。可以说，张开嘴，在生物进化中，实际上是一件非常重要的事情。
生物如何由无颌进化到有颌，它的理论推测早在2001年就被提出，但是这项理论的成立，很大程度上依赖于古生物化石证据的支持。而这项理论却始终没有坚实的化石证据得以支撑。
日前，颌的进化证据被中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨、朱敏和英法等国家的科学家共同发现了。他们利用最先进的同步辐射X射线断层扫描技术和三维重建技术，对来自中国4亿年前无颌类生物——盔甲鱼的脑内颅进行了三维虚拟重建。而这项研究的成果，恰恰为脊椎动物颌的起源提供了确凿的化石证据。鉴于这项成果对生物界的重大意义，《自然》杂志以封面推荐文章的形式报道出来。
盖志琨告诉记者，无颌类和有颌类的另一个关键差别是单鼻孔和双鼻孔的差别。目前仅存的无颌生物——盲鳗和七鳃鳗，它们的鼻囊与垂体紧密结合在一起，位于头顶中间的位置，并通过一个鼻孔开向外面，从发育上来看，它们是来自鼻垂体板；而包括我们人类在内的有颌类，都具有两个独立的外鼻孔，其中成对的鼻囊位于脑颅的两侧，并完全跟垂体分离。科学家们通过三维虚拟重建全面复原了盔甲鱼的脑、神经系统、头部血管系统、鼻垂体系统以及内耳等感觉器官。结果发现盔甲鱼的鼻垂体系统已经分裂，成对鼻囊位于口鼻腔的两侧，并已经完全脱离垂体管。这一结果与有颌类生物已经很相近了，也正是这一演化为颌的起源提供了先决条件。
盖志琨说，在只有我们拇指指甲大小的盔甲鱼脑内颅里面，竟然保存了如此精美和复杂的脑部构造，所有的脑神经、头部血管、感觉器官等都得以完美重现，更不可思议的是，它还隐藏了有关颌的起源的关键信息！而盔甲鱼脑内系统的复原，揭示了颌的演化过程中的一个中间环节，这很可能会促使现有的早期脊椎动物的演化框架进行修改，使这些曾经在地球上出现过的生物原貌更接近于真实。
是的，颌——这个现今超过99.7%的生物都拥有的小小“零件”，就像那只南美洲的蝴蝶，轻轻扇了一下翅膀，却触发了一场脊椎动物进化史上最为重要的演化事件。
颌的起源之所以能称之为是脊椎动物演化中的一个关键事件，是因为它标志着脊椎动物由被动的滤食进食方式向主动的捕食进食方式的一个过渡。进食方式的改变，大大提高了脊椎动物的取食与适应能力。自此以后，有颌脊椎动物得以迅速向更广阔的维度演化，甚至我们人类能够走到今天，也无不得益于颌的进化。可以说，张开嘴，在生物进化中，实际上是一件非常重要的事情。
生物如何由无颌进化到有颌，它的理论推测早在2001年就被提出，但是这项理论的成立，很大程度上依赖于古生物化石证据的支持。而这项理论却始终没有坚实的化石证据得以支撑。
日前，颌的进化证据被中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨、朱敏和英法等国家的科学家共同发现了。他们利用最先进的同步辐射X射线断层扫描技术和三维重建技术，对来自中国4亿年前无颌类生物——盔甲鱼的脑内颅进行了三维虚拟重建。而这项研究的成果，恰恰为脊椎动物颌的起源提供了确凿的化石证据。鉴于这项成果对生物界的重大意义，《自然》杂志以封面推荐文章的形式报道出来。
盖志琨告诉记者，无颌类和有颌类的另一个关键差别是单鼻孔和双鼻孔的差别。目前仅存的无颌生物——盲鳗和七鳃鳗，它们的鼻囊与垂体紧密结合在一起，位于头顶中间的位置，并通过一个鼻孔开向外面，从发育上来看，它们是来自鼻垂体板；而包括我们人类在内的有颌类，都具有两个独立的外鼻孔，其中成对的鼻囊位于脑颅的两侧，并完全跟垂体分离。科学家们通过三维虚拟重建全面复原了盔甲鱼的脑、神经系统、头部血管系统、鼻垂体系统以及内耳等感觉器官。结果发现盔甲鱼的鼻垂体系统已经分裂，成对鼻囊位于口鼻腔的两侧，并已经完全脱离垂体管。这一结果与有颌类生物已经很相近了，也正是这一演化为颌的起源提供了先决条件。
盖志琨说，在只有我们拇指指甲大小的盔甲鱼脑内颅里面，竟然保存了如此精美和复杂的脑部构造，所有的脑神经、头部血管、感觉器官等都得以完美重现，更不可思议的是，它还隐藏了有关颌的起源的关键信息！而盔甲鱼脑内系统的复原，揭示了颌的演化过程中的一个中间环节，这很可能会促使现有的早期脊椎动物的演化框架进行修改，使这些曾经在地球上出现过的生物原貌更接近于真实。