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如果沒有史前魚類的大膽嘗試，我們或許永遠不會演化出敏銳的聽覺。《生態和演化前沿》近日發表了一項有關脊椎動物噴水孔起源的最新研究成果，通過深入研究采集自浙江長興、云南曲靖的古魚化石，中外科研人員首次證實人類中耳由魚類呼吸用的鰓演化而來。
“這項研究解決了困擾科學家長達一個世紀的演化難題，首次證明了魚類的噴水孔曾經是魚鰓，而我們的中耳又是從噴水孔演化來的。通俗一些說，就是首次證明了人類的中耳曾經是魚類呼吸的鰓。”5月30日，上述論文第一作者、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員蓋志琨在接受科技日報記者采訪時指出。
中耳包鼓膜室、傳導聲音的三塊聽小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人類擁有靈敏聽覺的秘訣所在。噴水孔是魚類非常重要的呼吸器官。目前，已經有充分的胚胎和化石證據證明，人類的中耳是從魚類的噴水孔演化而來，而魚類的噴水孔又是從何而來？這一演化難題困擾古生物學家長達百年。
2002年起，研究團隊在浙江長興志留紀地層中開展野外工作，并在這里找到了一種最為原始的真盔甲魚化石，并將其命名為曙魚。這些曙魚化石保存有三維立體軟骨腦顱，同時，它們的個頭非常小，只有我們的指甲蓋那么大，非常適合用大科學裝置同步輻射X射線顯微成像技術進行三維無損掃描。
研究人員于2006年把曙魚的腦顱標本帶到了位于瑞士蘇黎世的瑞士光源進行無損掃描，而后應用三維重建軟件對標本進行三維虛擬復原。“我們用了5年完成了七件曙魚腦顱化石的三維重建。在只有指甲大小的腦顱里，幾乎重現了曙魚所有腦區、感覺器官及頭部神經與血管的通道。”蓋志琨介紹。
通過對曙魚腦顱三維虛擬模型的深入研究，研究人員基本判斷，盔甲魚的第一個鰓囊是一個完整的、未退化的鰓。但是，“要想證明它是一個具有正常呼吸功能的鰓，還缺少整個證據鏈條中的最后一環，即找到在該鰓囊中存在鰓絲的化石證據。”蓋志琨強調。
為此，研究人員又在云南曲靖早泥盆世地層開展了長達數年的野外發掘工作。經過不懈努力，研究人員采集到了一個在眼睛后第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚的新材料，進一步證明了盔甲魚第一鰓囊是具有正常呼吸功能的鰓，能夠利用里面的鰓絲，進行氧氣的交換，從而為脊椎動物噴水孔的起源提供了最為確切的解剖證據和化石證據。
在此基礎上，研究團隊綜述了噴水孔從無頜類到四足動物的演化歷程，從而建立起了噴水孔從無頜類的鰓到人類中耳的演化序列。
來源：科技日報
