这种3亿年前的鱼与鲟鱼相似,但却走上了不同的进化道路

2020-07-22 153鱼类

鲟鱼是一种生活时间长、生活在海底的鱼类,通常被称为“活化石”,因为尽管经过了数亿年的进化,它们的形态一直保持相对不变。

在《林奈学会动物学杂志》上发表的一项新研究中,由宾夕法尼亚大学2019届毕业生杰克·斯塔克和宾夕法尼亚大学艺术与科学学院的古生物学家劳伦·萨兰领导的研究人员仔细研究了远古鱼类物种Tanyrhinichthys mcallisteri,它生活在大约3亿年前的河口环境中今天是什么新墨西哥州。尽管他们发现这种鱼在特征上与鲟鱼非常相似,包括其突出的鼻子,但他们表明,这些特征是以一种截然不同的进化路径进化而来的,而这些物种正是造就了现代鲟鱼的物种。这种3亿年前的鱼与鲟鱼相似,但却走上了不同的进化道路。

这项发现表明,虽然远古,但使Tanyrhinichthys能够在其环境中繁衍生息的特征在不同的鱼类世系中多次出现,这是一次在这一时期以前,鱼类没有充分认识到的创新。

研究背景

“鲟鱼被认为是一种‘原始’物种,但我们所展示的是,鲟鱼的生活方式是在特定条件下选择的,并且经过一次又一次的进化,”该研究的资深作者Sallan说。

“鱼类非常善于找到解决生态问题的方法,”这项研究的第一作者Stack说,他在宾夕法尼亚大学读本科,现在是密歇根州立大学的研究生这显示了鱼类的创新和融合的程度。一旦它们的数量增加到足够大,它们就开始产生全新的形态,我们现在看到的是,在类似的生态条件下,它们在鱼类的历史中进化了无数次。”

这种3亿年前的鱼与鲟鱼相似,但却走上了不同的进化道路

第一块Tanyrhinichthys石化石于1984年在一个名为Kinney Brick Quarry的化石丰富的地区被发现,该地区距离阿尔伯克基以东约半小时车程。第一个描述这个物种的古生物学家是迈克尔·戈特弗里德,他是密歇根州立大学的教员,现在是斯戴克硕士学位的导师。

斯塔克说:“这个标本看起来像是有人发现了一条鱼,然后拉到了它的头骨前部。”。许多现代鱼类,从旗鱼到旗鱼,都有突出的鼻子在它们前面伸出,通常有助于它们扑向猎物的能力。但这种特征在古代鱼类中更为罕见。上世纪80年代,当戈特弗里德描述了最初的标本时,他假设这种鱼像梭子鱼,一种有着更长鼻子的伏击捕食者。

然而,在过去的十年里,在同一个采石场又发现了几具Tanyrhinichthys的标本。”这些发现推动了这个项目,现在我们有了关于这种神秘而奇怪的鱼的更好的信息,”斯塔克说。

当Tanyrhinichthys在水中游荡时,地球的大陆被一个巨大的海洋包围着,被称为盘古大陆的巨型超大陆连在一起。但那也是一个冰河时期,两极都有冰。就在这一时期之前,化石记录显示,现在主宰海洋的鳐鳍鱼类的多样性正在激增。然而在3亿年前,“就像有人按下了暂停按钮,”萨兰说有人预计会有更多的多样性,但发现的并不多,可能是因为在这段时间里,特别是在美国,特别是在美国西部,还没有足够的工作。”

进一步描述Tanyrhinichthys

这种3亿年前的鱼与鲟鱼相似,但却走上了不同的进化道路。为了通过进一步描述Tanyrhinichthys来填补这些空白,Stack, Sallan和他们的同事仔细研究了这些标本,并研究了这个时期的其他物种。“这听起来很简单,但执行起来显然很困难,”斯塔克指出,因为化石在保存时被压缩成扁平状。研究人员利用现代鱼类的形态推测出了一种三维解剖结构来引导它们。

他们注意到的情况使人们对Tanyrhinichthys像梭子鱼的观念产生了怀疑。梭子鱼有一个长长的鼻子,嘴的末端有嘴,可以让它迎面扑来,而塔尼希尼奇斯的嘴是长的,嘴在底部。

斯塔克说:“这种鱼的整体形态与其他海底生物相似。”。萨兰还注意到,它鼻子上的管状结构集中在头顶,暗示了感觉器官会附着的位置。”萨兰说:“这些装置可以探测到震动,让鱼吃掉猎物。”

研究人员注意到,许多生活在类似环境中的物种有着更长的鼻子,萨兰称之为“就像你脸上的天线”。

“这也有道理,因为这是一个河口环境,”萨兰说,“有大河流入,搅动着海水,使其变得浑浊。与其用你的视力,不如用这些其他的感觉器官来探测猎物。”

研究意义

尽管如此,不同的古代鱼类形态的其他特征与Tanyrhinichthys是如此不同,以至于它们彼此似乎没有共同的血统,现代鲟鱼也不是Tanyrhinichthys的后代。相反,长鼻子似乎是趋同进化的一个例子,或者许多不同的血统都达到了相同的创新,以适应他们的环境。

斯塔克说:“我们的研究和古生物学总体上都表明,今天显而易见的生命形式的多样性有着追溯到过去的根源。”

引用

University of Pennsylvania. "300-million-year-old fish resembles a sturgeon but took a different evolutionary path." ScienceDaily. ScienceDaily, 22 June 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200622133022.htm.

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