有关脊椎动物颌起源的重要成果

8月18日出版的《自然》杂志以封面故事的形式报道了中外科学家一项有关脊椎动物颌起源的重要成果。他们对来自中国的4亿年前无颌类盔甲鱼的脑内颅进行三维复原，相关研究结果解决了长期以来困扰古生物学家和发育生物学家的难题。

此项研究由中科院古脊椎动物与古人类研究所盖志琨、朱敏研究员以及来自英法等国科学家合作完成。他们利用最先进的同步辐射X射线断层扫描和三维重建技术，对4亿年前的盔甲鱼脑内颅进行三维复原，全面复原了脑、神经系统、头部血管系统、鼻垂体系统以及内耳等感觉器官。结果显示，盔甲鱼的鼻垂体系统已经分裂，成对鼻囊位于口鼻腔的两侧，并已经完全脱离垂体管。而这一结果正是科学家所推测的在颌起源之前所发生的最关键的一次演化事件。

据盖志琨介绍，颌的起源使脊椎动物由被动的滤食性生活向主动的捕食性生活方式过渡，自此才演化出包括人类在内的有颌脊椎动物的各大类群。由于现存的无颌类动物与有颌类动物之间存在巨大的形态鸿沟和基因差异，因此对于颌的起源存在许多悬而未决的问题。此外，两者之间还有一差别：无颌类只有一个鼻孔，鼻囊与垂体紧密结合在一起；而有颌类都有两个独立的外鼻孔，其中成对的鼻囊位于脑颅的两侧，并完全跟垂体分离。科学家推断颌的起源与有颌类双鼻孔的起源紧密相关。遗憾的是此说并未得到古生物化石证据的支持。

从1998年开始，我国科学家在浙江北部的志留纪地层中采获大量盔甲鱼脑内颅标本。此后，中外科学家借助瑞士光源中心的同步辐射X射线断层扫描技术，对盔甲鱼的脑内颅标本进行了无损探测扫描。在此基础上利用三维重建技术，重绘了2万多张具有复杂结构的盔甲鱼脑内颅的三维切片，历经5年，终于完成了对7个盔甲鱼脑内颅的三维复原，并最终为颌的起源提供了关键的化石证据。

科技日报 李大庆