魚離開水也能呼吸? 中國科學家揭開關鍵密碼
雲南古脊魚生態復原圖。研究團隊供圖
肺魚，是壹種神奇而古老的生物，部分種類能在極端幹旱條件下用肺呼吸，其演化歷史可追溯至早泥盆世洛赫考夫期（約4.15億年前）。如今，全球僅存叁個屬的肺魚，分別是非洲肺魚、南美肺魚以及澳洲肺魚。其中，澳洲肺魚堪稱“活化石”，它的身體結構從中生代起就幾乎沒有變化，仿佛時間在它身上按下了“暫停鍵”。
近日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在國際學術期刊《當代生物學》發表重要研究成果論文，該研究發現，在雲南昭通下泥盆統中，團隊發現了壹種名為“雲南古脊魚”的原始肺魚化石，為破解早期肺魚演化的關鍵環節提供了珍貴的實物證據。
肺魚的演化歷程充滿適應性智慧。在演化早期，絕大多數肺魚生活在海洋環境中，身體呈現高度骨化特征。隨著地質歷史的推進，它們逐漸向淡水環境遷移，並演化出獨特的生存策略。當旱季來臨、水源幹涸時，肺魚會鑽進泥中進入夏眠狀態，靜靜等待雨季復蘇，這種“絕境求生”的技能使其在殘酷的自然選擇中得以延續，肺魚的名字也因此而來。
早泥盆世時期，中國南方就已有肺魚活動的痕跡，其中“希望奇異魚”是目前已知最古老、最原始的肺魚物種。該物種化石發現於雲南曲靖和廣西南寧地區，在1984年便由中國學者首次發現，為探究肺魚起源及早期演化提供了關鍵線索。
研究團隊介紹，希望奇異魚的身體結構呈現出鮮明的過渡性特征：其頭骨雖已具備部分肺魚典型特征，但仍保留著在後續肺魚演化中逐漸消失的獨立前上頜骨、獨立未於腦顱愈合的顎方骨等——這些結構在更原始的肉鰭魚類中較為常見，表明它正處於肺魚頭骨結構演化的關鍵節點，見證了肺魚從其他肉鰭魚類分化出來的核心階段。
然而，希望奇異魚與更進步的肺魚類之間仍存在明顯的形態斷層。此前在北美泥盆紀布拉格期地層發現過頂脊魚化石，但該化石因嚴重扁平，無法展示腦顱等關鍵內部結構，導致早期肺魚演化的關鍵環節始終懸而未決，甚至有學者對希望奇異魚的肺魚屬性提出質疑。
此次研究團隊在雲南昭通發現的雲南古脊魚化石，生存年代略晚於希望奇異魚，且處於艾姆斯期肺魚快速輻射演化之前，是泥盆紀布拉格期首次發現的叁維保存的肺魚頭骨化石，頭骨僅長25毫米，卻蘊含著豐富的演化信息。
借助高精度CT掃描與叁維重建技術，研究團隊觀察到壹系列關鍵形態特征：其顎骨形態與北美頂脊魚相似，布滿小型錐形齒突，後部存在光滑區域；同時保留了希望奇異魚的原始特征，如上唇具牙齒、松果體區域隆起明顯。
最為關鍵的是，雲南古脊魚的顎方骨與腦顱呈現部分融合狀態，正處於從原始肉鰭魚類“雙接型”向真肺魚類典型“自接型”頭骨演化的過渡階段，完美契合真肺魚類基部的演化位置。
系統發育分析結果顯示，雲南古脊魚確實位於真肺魚類演化樹的基部。結合年代測定數據，團隊提出核心結論：從最原始的希望奇異魚到真肺魚類的分化，僅發生在約400萬年的時間裡（4.16億-4.12億年前），證實了早期肺魚曾經歷快速輻射演化的科學認知。
該成果不僅填補了肺魚的關鍵演化空白，也使科研團隊得以首次明確提出“真肺魚類”的清晰定義——特指除最原始的希望奇異魚之外的所有肺魚類群，其關鍵鑒別特征包括自接型頭骨、發達的腦顱肌脊、缺失前上頜骨、頜部具較大比例收肌窩、後鼻孔位於口後緣等。這壹界定為肺魚演化研究建立了重要的分類標准。
此外，雲南古脊魚的發現還帶來了重要的古地理研究線索。其形態與北美早泥盆世真肺魚的高度相似性，提示4.1億年前華南板塊與北美板塊可能存在陸地連接或近距離分布，為肺魚共同祖先的跨洋擴散提供了地理條件。這壹推斷與同期其他魚類化石的分布規律相吻合，為重建早泥盆世全球古地理格局提供了關鍵的生物證據。
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