追蹤魚類在淺水中的進(jìn)化起源

地球上最早的脊椎動(dòng)物是魚，科學(xué)家認(rèn)為它最早出現(xiàn)在大約4.8億年前。然而，當(dāng)時(shí)的化石記錄并不穩(wěn)定，僅鑒定出小碎片。然而，到了4.2億年前，化石記錄已經(jīng)開花，各種各樣的魚都很豐富。“這是一個(gè)無時(shí)不在的問題。嗯，他們?cè)谀睦?？”賓夕法尼亞大學(xué)古生物學(xué)家勞倫薩蘭說。“他們藏在哪里？它們的環(huán)境起源是什么？”

伯明翰大學(xué)的薩蘭伊萬j桑瑟姆和他的同事們?cè)诒局堋犊茖W(xué)》雜志的一篇報(bào)告中首次提出了許多證據(jù)來回答這個(gè)問題。答案似乎就在岸邊。這些區(qū)域通常被描述為潮間帶或淺瀉湖。“在現(xiàn)代概念中，我們看到珊瑚礁對(duì)魚類的生物多樣性非常重要，因此我們假設(shè)魚類和珊瑚礁之間存在古老的聯(lián)系，”Sallan說。"但是在辛辛那提拱門這樣的地方搜索了幾十年還是空的."

“相反，我們的工作表明，幾乎所有的主要脊椎動(dòng)物都會(huì)分裂，從最早的有裝甲的無牙魚到鯊魚和我們自己的祖先，所有這些都始于海灘附近，遠(yuǎn)離礁石。即使老人們分散了，新的群體還是沿著海岸線出現(xiàn)了?！边@些發(fā)現(xiàn)有助于解釋化石記錄的重要特征，比如為什么很少發(fā)現(xiàn)早期魚類化石；淺海區(qū)域的波浪可能會(huì)把它們吹成碎片。這也有助于科學(xué)家理解這樣一個(gè)事實(shí)，即在進(jìn)化時(shí)期，許多魚類群體從海水轉(zhuǎn)移到淡水，一些魚類成為淡水魚，而其他魚類群體進(jìn)化成最早的四足動(dòng)物，即陸生脊椎動(dòng)物。薩蘭說：“它們經(jīng)常在珊瑚礁出現(xiàn)之前去淡水地區(qū)，這幾乎是一個(gè)獨(dú)立的證據(jù)，證明它們?cè)谀侵耙欢x海岸很近。

脊椎動(dòng)物的起源和多樣性一直是古生物學(xué)中有爭(zhēng)議的話題。在這個(gè)古生代中期的關(guān)鍵時(shí)期，一些化石群描述了一個(gè)故事——也許是一個(gè)淡水起源——而另一些化石群可能指向開闊海域的發(fā)源地，還有一些化石群出現(xiàn)在其他棲息地類型中。更復(fù)雜的是，無脊椎動(dòng)物生物多樣性起源的故事似乎已經(jīng)解決：它們?cè)谏汉鹘钢車兊枚鄻踊?，然后它們的后代攻擊并生活在淺水或深水中。薩蘭、桑瑟姆和他們的同事決定利用大數(shù)據(jù)來研究脊椎動(dòng)物的問題。薩蘭說：“化石記錄的優(yōu)勢(shì)在于，我們經(jīng)常在魚類生活的地方發(fā)現(xiàn)它們?！皳碛兴鼈兊膸r石告訴我們它們的環(huán)境是什么樣的，無論是礁石、淺水、深水、河床還是湖泊?！?

結(jié)合這一環(huán)境背景和已知的距今4800萬年至3.6億年的中古生代脊椎動(dòng)物的家譜關(guān)系，研究人員創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括2728種下頜骨和無頜魚類的早期記錄?！斑@是一個(gè)巨大的新數(shù)據(jù)集，”薩蘭說。然后，該團(tuán)隊(duì)可以使用數(shù)學(xué)模型來重建化石記錄中缺失的信息，這樣他們就可以對(duì)各種脊椎動(dòng)物群最早祖先出現(xiàn)的棲息地類型做出明智的預(yù)測(cè)?！皩?duì)于脊椎動(dòng)物，我們發(fā)現(xiàn)它們起源于這個(gè)意想不到的、真正有限的淺海區(qū)域，”Sallan說。"他們出現(xiàn)后，在這個(gè)有限的區(qū)域呆了很長(zhǎng)時(shí)間."然而，當(dāng)它們呆在淺灘上時(shí)，它們獲得了各種各樣的適應(yīng)，這使它們能夠在共同的棲息地與其他人競(jìng)爭(zhēng)。研究人員指出，許多群體獲得的特征使它們非常適合作為海底居民或在海洋的更深水域自由游泳。

類似的差異也出現(xiàn)在現(xiàn)代魚類中，比如帶刺的魚。近年來，它們已經(jīng)從一個(gè)共同的祖先進(jìn)化成一種海底和自由游泳的形式。然而，還沒有人對(duì)活著的脊椎動(dòng)物進(jìn)行過類似的綜合研究。薩蘭說：“我們想知道的一件事是，這些淺水是否仍然是喂養(yǎng)珊瑚礁的生物泵。“目前的創(chuàng)新網(wǎng)站在哪里？”如果是這樣的話，面對(duì)世界各地大量的珊瑚礁死亡，可能會(huì)有一些小小的安慰；也許淺水將繼續(xù)是魚類多樣性的搖籃。盡管缺少珊瑚礁棲息地，生物多樣性仍然存在。

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