一条眼睛黏糊糊的鱼可能会颠覆进化史 _进化

Norselaspis glacialis进化出了以前认为只存在于有颌脊椎动物中的解剖特征。图片来源：Kristen Tietjin
据《大众科学》（安德鲁·保罗）：一个国际研究小组利用先进的成像技术，从一块指甲大小的化石碎片中重建了一种古老灭绝鱼类的心脏、大脑和鳍。结果：蝌蚪、马蹄蟹和海绵宝宝蜗牛加里的眼睛黏糊糊的混合物。但撇开卡通形象不谈，这种生物可能有助于重写动物进化史上最早的章节之一。8月6日发表在《自然》杂志上的一项研究描述了它的细节。

Norselaspis的解剖结构可能是为了躲避而设计的，而不是为了狩猎。图片来源：Kristen Tietjin
一个可疑的时间表
地球上的第一条鱼大约在5亿年前到达，但没有到达海洋表面附近的任何地方。相反，它们在离海底更近的地方开始了进化生活，在那里它们可以在进化出颌骨和牙齿之前吮吸食物。普遍接受的理论是，这些解剖学上的增加实际上是随着鱼上升到水柱中而产生的。大约4亿年前，有颌鱼类主宰了海洋。从那时起，进化慢慢引入了四肢脊椎动物、陆生生物，并最终引入了人类。但是，虽然“先下巴，后四肢”的假设有其依据（可以这么说），但仍然存在问题。
芝加哥大学生物学家、研究资深作者迈克尔·科茨在一份声明中解释说：“这种转变背后存在巨大的数据缺口。” 。“我们一直缺少化石记录中的快照，这些快照可以帮助我们对关键事件进行排序，以重建变化的模式和方向。”
几十年来，一张潜在的关键快照一直埋在古生物学档案中。1969年，挪威北极斯匹次卑尔根群岛的一次探险发现了数千块嵌有化石的砂岩，但研究人员又花了40年时间才花足够的时间对其进行分类。在所有的砂岩分裂中，该研究的合著者惊讶地发现了一个保存完好的半英寸长的Norselaspis头盖骨，其历史可以追溯到4.1亿至4.07亿年前。

该化石是在1969年首次发掘的砂岩中发现的。图片来源：Michael Coates/芝加哥大学
该团队很快将他们的发现发送给了瑞士的Paul Scherrer研究所，在那里，专家们使用基于同步加速器的X射线显微断层扫描技术逐层扫描标本。结果让他们大吃一惊。经过数千小时的数字重建，3D扫描清晰地描绘了包裹着器官和肌肉组织的薄组织骨骼，并以前所未有的细节保存下来。
主要作者、古生物学家Tetsuto Miyashita说：“有了这个精美的数字地图集，我们现在对Norselaspis的解剖细节比许多活鱼都要多。” 。
虽然无颌，但Norselaspis包含了生物学家以前认为只存在于有颌物种中的解剖特征。特别是，这种古老的鱼类已经进化出一种极其强大的心脏和加宽的血管，促进了更大的血液流动。
Miyashita解释说：“人们甚至可以说Norselaspis在七鳃鳗的皮肤下有鲨鱼的心脏。” 。

研究人员使用基于同步加速器的X射线显微断层摄影技术对化石进行了3D扫描。图片来源：Michael Coates ，芝加哥大学
鳄梨耳朵和哈密瓜心
Norselaspis的感觉器官也令人印象深刻。七块小肌肉控制着它的眼球——比人类多一块——而它的内耳相对较大。
Miyashita补充道：“如果Norselaspis达到我们的规模，它的内耳将是鳄梨大?。?它的心脏将像哈密瓜一样大。” 。
进化优势并不都是内部的。Norselaspis也使用位于鳃后的倾斜的桨状鳍游泳，这使它能够根据需要快速转弯、停止和加速。然而，这些都不太可能被用来捕捉猎物。由于它没有下颚和牙齿，这种块状的鱼可能会利用其意想不到的解剖结构来躲避正在进化的捕食者。物种之间的这种相互作用导致了海洋多样性的爆炸。
科茨说：“当颌骨在这种背景下进化时，它带来了感官、游泳和进食系统的关键组合，最终导致了泥盆纪鱼类的非凡多样性和丰富性。” 。

研究科学家Tetsuto Miyashita对Norselapsis的大脑和感觉器官进行了放大的3D重建。图片来源：Pierre Poirier/加拿大自然博物馆
头肩形
Norselaspis不仅挑战了有颌鱼的时间线。研究人员还指出，连接到它肩膀的神经与到达鳃的神经是分开的。因此，他们现在提出理论，四足动物（四足脊椎动物）的肩膀进化为一种与颈部相连的新结构，将躯干与头部分开。大多数早期无颌鱼类的躯干一直通向头部，而有颌脊椎动物进化出了颈部和喉咙。Norselapsis跨越了这两个解剖结构，研究人员将其比作一个手臂从脸颊后面伸出的人。
尽管尚不清楚最初是什么促使了颌骨的形成，但Norselaspis揭示了脊椎动物的进化之旅并没有遵循一条独特的道路。
Miyashita说：“这并不像从底层捕食者直接走向顶端捕食者那么简单。”