古代鱼类化石揭示了人类手部的进化起源

在加拿大发现的古老化石揭示了人类的手如何从鱼鳍进化而来的新见识。

在加拿大米瓜沙发现的古老Elpistostege鱼化石揭示了人类手如何从鱼鳍进化的新见解。

来自澳大利亚弗林德斯大学和加拿大魁北克大学Rimouski的魁北克大学的一个古生物学家国际团队发现，正如《自然》杂志所描述的那样，随着鱼类开始进食，该鱼类标本已失去了鱼类与四足动物过渡的进化联系。泥盆纪晚期数百万年前的浅水和土地等栖息地。

这种完整的1.57米长的鱼首次出现在任何腕骨鱼类中的完整臂（胸鳍）骨骼。使用高能CT扫描，胸鳍的骨骼显示出肱骨（臂），radius骨和尺骨（前臂），腕骨（腕）行和指骨以手指组织（手指）的存在。

在背面查看完整的标本。比例尺，1 m。 b，标本的颅后解剖学的照相机lucida图；尽管仅在腹侧可见，但已说明了胸鳍的位置。 c，重建。 an.fi，肛门鳍； cau.fi，尾鳍； op，opercular; pec.fi，胸鳍； pel.fi，骨盆鳍。

“今天，我们在《自然》杂志上宣布，我们发现了完整的四足类鱼标本，叫做Elpistostege，它揭示了脊椎动物手进化的非凡新信息，”弗林德斯大学古生物学战略教授约翰·朗说。

“这是我们首次明确发现任何已知鱼类中的手指都被鳍条锁在鳍中。”鳍中的可发音手指就像大多数动物手中的指骨一样。

“这一发现将脊椎动物中数字的起源推回了鱼类的水平，并告诉我们，在鱼类离开水面之前，脊椎动物手的图案首先在进化中得到了深深的发展。”

鱼类进化为四足动物（人类属于四足脊椎动物）是生命史上最重要的事件之一。

脊椎动物（背骨动物）便能够离开水面并征服土地。为了完成此过渡，最重大的变化之一是手脚的演变。

为了了解从鱼鳍到四足动物肢体的演变，古生物学家研究了中泥盆纪和上泥盆纪（393-359百万年前）的鳍鳍鱼和四足动物的化石，这些化石被称为“腕足动物”。

其中包括加拿大北极地区著名的提克塔利克（Tiktaalik），仅从不完整的标本中才知道。

比较四足鱼类（Panderichthys，Tiktaalik和Elpistostege）和早期四足动物（Tulerpeton）的胸肢内骨骼（a）和肱骨（b）的解剖结构。径向或数字的近端行根据图4中的方案进行了颜色编码显示。b中的红色箭头表示外胚层。Panderichthys的数据来自参考文献。 13; Tiktaalik数据来自参考文献。 4; Acanthostega的数据来自参考文献。 26; Tulerpeton数据来自参考文献。 31。b中的图像是从ref修改的。 49. art.sf，铰接表面；背阔肌，背阔肌的附着脊；上，下旋脊rd.ext，径向伸肌的固定区域；肩cap骨，肩cap骨和肱骨肌的附着区域。

来自Rimouski的魁北克大学的合著者Richard Cloutier说，在过去的十年中，化石为鱼类向四足动物的过渡提供了帮助，从而更好地了解了与呼吸，听力和进食有关的解剖学变化，因为栖息地从水变成了土地在地球上。

“数字的起源与开发鱼类在浅水或短途出海时支撑其体重的能力有关。鳍中小骨头数量的增加允许更多的柔性平面通过鳍分散其重量。”

“这项研究揭示的其他特征与上臂骨或肱骨的结构有关，也显示了与早期两栖动物共有的特征。Elpistostege不一定是我们的祖先，但它最接近我们可以找到真正的“过渡化石”，即鱼类和四足动物之间的中间人。

Elpistostege是大约3.8亿年前生活在魁北克海域至河口浅海中的最大的捕食者。它的嘴中有强大的尖牙，因此可以捕食在同一矿床中化石的几条较大的已灭绝的鳍鳍鱼。

背景

Elpistostege最初仅取自头骨屋顶的一小部分，位于魁北克Miguasha国家公园的化石峭壁中，1938年被描述为属于早期的四足动物。

1985年发现并描述了这只神秘动物的头骨的另一部分，这表明它确实是一种高级的鳍鳍鱼。Elpistostege的引人注目的新完整标本于2010年被发现。

新标本的精心准备和化石的CT扫描是2010年在魁北克进行的，Cloutier教授与Isabelle Bechard共同对扫描数据进行了初步解释，Vincent Roy和Roxanne Noel分析了骨架和鳍结构。

参考：Richard Cloutier，Alice M. Clement，Michael S. Y. Lee，RoxanneNoël，IsabelleBéchard，Vincent Roy和John A.Long撰写的“ Elpistostege和脊椎动物手的起源”，Nature.DOI：2020年3月18日，DOI：
10.1038 / s41586-020-2100-8

2014年开始与John Long教授和弗林德斯大学团队合作。爱丽丝·克莱门特（Alice Clement）博士继续进行了CT工作，该工作揭示了鳍中手指的细节。Mike Lee教授分析了系统发育数据，证明Elpistostege现在是已知最进化的“高级”鱼类，位于进化树上所有四足动物的下一个节点。该研究于2019年完成，当时Richard Cloutier教授在弗林德斯大学（Flinders University）访问国际研究员期间进行了6个月的休假工作。

这项研究由UQAR（Power Corporation Inc.）的古生物学和进化生物学研究实验室资助。我们感谢米瓜沙国家公园（MHNM）借来的标本以及为研究该材料提供的特殊机会。