生物世界

科技日报记者 陆成宽

作为鱼类的传奇，肺鱼不仅可以离开水生活，而且可以吃带有硬壳的动物。

《自然·通讯》近日发表了有关肺鱼类中的杨氏鱼食性方面的最新研究成果。科研人员通过研究两件4.1亿年前的杨氏鱼化石标本发现，杨氏鱼具有齿板和强大的咬合力，能够捕食带有硬壳的无脊椎动物；同时，研究揭示肺鱼类演化初期的700万年内经历了快速辐射演化，并成为泥盆纪多样性最高的肉鳍鱼类。

“这项研究不仅为揭示肺鱼类食性相关结构的初始变化提供了关键化石证据，而且提出了一个关于肺鱼类的食壳性起源的全新假说。”5月5日，中科院院士、中科院古脊椎所研究员朱敏强调。

肺鱼是一类可以用“肺”呼吸的肉鳍鱼。它们的“肺”其实是特化的鱼鳔，能吸收空气。这一特殊技能使得肺鱼可以摆脱水的束缚，在河水干涸之际，潜入洞穴躲在分泌物形成的茧中，等待雨季的到来。

先驱杨氏鱼生态复原图（Brian Choo绘）

除此之外，肺鱼还是一种能“啃硬骨头”的鱼，它们咬合力强大，一些带壳的无脊椎动物也是它们的捕食对象。这种能够吃带壳动物的特殊技能，被生物学家称为“食壳性”或“甲食性”。

朱敏介绍，泥盆纪早期的希望奇异鱼被认为是最原始的肺鱼，它已经具有了典型的肺鱼食壳性特征，比如，有发达的齿板与短而粗壮的下颌。而杨氏鱼的系统发育位置较奇异鱼更为原始。

“因此，杨氏鱼是研究肺鱼类食壳性起源的关键。”朱敏强调。

近年来，中科院古脊椎所的研究人员在化石发掘工作中采获了众多杨氏鱼标本。“幸运的是，其中两件标本保存了杨氏鱼的舌弓、鳃弓及腭部结构，为解答肺鱼类食壳性相关特征的起源时间与出现顺序带来了曙光。”朱敏说。

先驱杨氏鱼标本三维重建模型。

通过研究杨氏鱼的解剖学结构，研究人员还原了杨氏鱼的进食方式：主要使用粗钝的大牙碾碎猎物，而齿板上那些较小的牙齿则起到辅助固定作用。

朱敏表示，肺鱼类一出现就显示出高度的特异性，并且多样性非常高，被认为在演化阶段初期经历了快速演化。

研究人员采用贝叶斯末端定年法定量分析了古生代肺鱼类的系统发育关系、分化时间及特征的演化速率，分析结果显示，在志留纪晚期至早泥盆世洛赫考夫期末之间一个约700万年的窗口期，肺鱼类起源并经历了快速演化。更重要的是，肺鱼和取食相关的特征明显比其他特征具有更高的演化速率。

相反，肺鱼形类的另一个主要分支孔鳞鱼类的形态特征则相对保守，多样性比较低，最终在泥盆纪末期灭绝。

“肺鱼类的成功很可能得益于演化初期在食性上的快速演化，使其开辟出新的生态空间，而先驱杨氏鱼恰好记录了这一关键革新的初始状态。”朱敏解释道。

（文中图片由中科院古脊椎所提供）

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