◎科技日报记者 陆成宽
如果没有史前鱼类的大胆尝试，我们或许永远不会演化出敏锐的听觉。《生态和演化前沿》近日发表了一项有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果，通过对采集自浙江长兴、云南曲靖的古鱼化石进行深入研究，中外科研人员首次证实人类中耳由鱼类呼吸用的鳃演化而来。
“这项研究解决了困扰科学家长达一个世纪的演化难题，首次证明了鱼类的喷水孔曾经是鱼鳃，而我们的中耳又是从喷水孔演化来的。通俗点儿说，就是首次证明了人类的中耳曾经是鱼类呼吸的鳃。”5月30日，论文第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨在接受科技日报记者采访时指出。
中耳包鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。喷水孔是鱼类非常重要的呼吸器官。目前，已经有充分的胚胎和化石证据证明，人类的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来，而鱼类的喷水孔又是从何而来？这一演化难题困扰古生物学家长达百年。
中国浙江志留纪最古老的真盔甲鱼类曙鱼脑颅的三维重建。2002年起，研究团队在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作，并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石，并将其命名为曙鱼。这些曙鱼化石保存有三维立体软骨脑颅，同时，它们的个头非常小，只有我们的指甲盖那么大，非常适合用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
研究人员于2006年把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行无损扫描，而后应用三维重建软件对标本进行三维虚拟复原。“我们用了5年完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建。在只有指甲大小的脑颅里，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。”盖志琨介绍。
在云南曲靖早泥盆世宽甲鱼化石中首次发现鳃丝印痕，揭示我们的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。盖志琨 摄通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究，研究人员基本判断，盔甲鱼的第一个鳃囊是一个完整的、未退化的鳃。但是，“要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。”盖志琨强调。
为此，研究人员又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过不懈努力，研究人员采集到了一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料，进一步证明了盔甲鱼第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，能够利用里面的鳃丝，进行氧气的交换，从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
在此基础上，研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
来源：科技日报
编辑：王宇
审核：岳靓
