作者：孟馨媛 蓋志琨
你知道這種丑萌的古魚，為了生存多麼拼嗎？你知道這種丑萌的古魚，發現研究的過程有多曲折嗎？
圖1 東方魚生態復原圖（楊定華繪）
這種古魚叫東方魚，是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所碩士畢業生孟馨媛在蓋志琨研究員的指導下、近日在專業學術期刊《古脊椎動物學報》上公開發表的，但其生態復原圖所依據的化石材料卻並不是新近才發現的。
上世紀80年代，中科院古脊椎所王俊卿等老一輩古魚類學家在雲南楚雄彝族自治州武定縣開展野外調查時發現了大量的早期古魚類化石。由於化石均較為破碎， 因此這批化石材料在採集回來之後，就被堆放在了中科院古脊椎所的地下標本庫，當時並沒有引起更多關注，因此這批化石就在地下標本庫內封存、沉睡了30多年。
一直到了2014年，古脊椎所王俊卿先生在重新整理標本時，意外的發現一塊異樣的、布滿灰塵的化石，用水涮洗後方認出是一件保存不完整、但特徵明顯的盔甲魚類中的多鰓魚頭甲的一部分，就這樣這塊塵封已久的東方魚化石才重見天日。這塊化石從重見天日到近期正式發表，又整整等待了近10年，可謂是千呼萬喚始出來。有關這個古魚研究成果的發表也算是給王俊卿先生40年前的野外發現一個很好的交代，同時也是向退休多年的王俊卿先生致以崇高的敬意。
圖2 東方魚新標本照片（A，蓋志琨攝）與復原圖（B，郭肖聰繪）
東方魚最大的特點是「多鰓」，它的鰓囊數目多達45對，是史上具有鰓囊數目最多的盔甲魚類。鰓是盔甲魚類最重要的呼吸器官，兩側對稱排列於頭甲腹面，能幫助盔甲魚類從水中獲取氧氣。鰓囊越多，魚就越能扛得住缺氧環境。
現在我們常見到的軟骨魚類，如鯊魚、鰩魚，僅具5-7對鰓，日常食用的鱸魚、黃花魚等硬骨魚也僅有5對鰓。與這些現生魚類相類似，早期盔甲魚類鰓的數目也較少，僅具6-7對鰓囊，可能代表了盔甲魚類的原始狀態。東方魚在系統分類上屬於盔甲魚亞綱-多鰓魚目-多鰓魚科，而多鰓魚科是以多鰓魚屬為模式屬命名的。不過，這個「多鰓魚」，現在看起來多少有點名不副實了。
事情是這樣的，多鰓魚屬在命名之初，因為具有12對鰓囊，而刷新了我們對「多鰓」的認識（見上文提到的早期盔甲魚類），所以被命名為多鰓魚。2018年，我們在新疆塔里木盆地發現了一種距今4.38億年的多鰓魚類，是世界上第一種會像現代的鰩一樣把自己半埋藏起來的盔甲魚類，它的鰓囊也僅僅具有6對。跟它一比，12對鰓囊確實可以算得上多鰓啦。然而隨著新的化石被發現，事情逐漸開始失控……
在距今約4.11億年前，多鰓魚類的「多鰓」開始發展，如多鰓魚具12對，寬甲魚具18對，但鰓囊數目均少於20對；而在約4.08億年前，盔甲魚的鰓囊數目在一些類群中已增至30對以上，以東方魚為典型代表，鰓囊數目可多達45對。因此，最初以「多鰓」命名的多鰓魚的鰓的數目與東方魚相比可以說是小巫見大巫、不可同日而語了（多鰓魚叫「多鰓」臉紅不）。
圖3 東方魚（A）、寬甲魚（B）和多鰓魚（C）鰓囊對比圖（郭肖聰繪）
那麼鰓囊數目增多意味著什麼呢？
談及盔甲魚類的鰓囊數目與泥盆紀海洋缺氧事件的聯繫，這塊新化石為我們指明了揭開謎底的方向。據上文所述，盔甲魚類鰓囊數目的成倍增加在志留紀-泥盆紀期間是一種演化趨勢。
究其原因，很可能是在泥盆紀期間，尤其是在距今3.95億年前，陸地維管植物多樣性明顯增多，海平面持續上升，營養鹽供應充足，在幾個時間段內形成了廣泛分布的黑色頁岩/富有機質沉積，從而消耗了水體底層大量的氧氣，造成淺海環境處於短期缺氧狀態，從而導致了一次大的脊椎動物滅絕事件。
而盔甲魚類一直被認為生存在淺海或濱海環境，含氧量低的淺海環境為它們的生存製造了障礙，即使一些盔甲魚已經擁有了大量的鰓囊來強化呼吸，但它們絕大部分還是在這次因缺氧造成的滅絕事件中消失了。東方魚擁有史上數目最多的鰓囊，很可能是幫助它們在含氧量低的淺海環境中倖存下來的秘密武器，使它又多活了近2000萬年。
圖4 盔甲魚類的系統發育關係與志留紀-泥盆紀期間屬級多樣性變化（孟馨媛、楊定華繪）
東方魚新標本的發現填補了中泥盆世多鰓魚類在雲南地區的地質空白，並將東方魚屬的生存時代從距今大約4.1億年前向後延續了大約2000萬年，同時也對探討盔甲魚類的鰓囊數目與早泥盆世海洋缺氧事件的協同演化有重要意義。
東方魚新標本的發現，也是迄今為止我國第二個中泥盆世盔甲魚類的化石記錄，第一個記錄為產自廣西博白的近中顯眶魚，保存十分不完整。而目前唯一比這兩個記錄在時代上更晚的盔甲魚類化石發現於寧夏中寧，時代為晚泥盆世。這便帶來了另一個未解之謎，盔甲魚類是從何時起遷徙到寧夏、廣西地區？該謎團有待未來的進一步研究給予解答。
說到盔甲魚類鰓囊數目的演化，很多人可能持有「為了在缺氧環境下生存，東方魚演化出了數目眾多的鰓囊」這樣的觀點。其實這種目的論是對演化論最常見的誤解，要知道變異無方向，選擇有方向，生物不能決定方向，只是能適應環境的東方魚活下來了而已。
古生物學的相關工作雖然乍一看跟現在的生活沒什麼關係，但是它既有趣，又有用。從一塊小小的魚化石，就能推測出這麼多東西，是不是很棒啊？
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