中国发现罕见牙齿化石颠覆了人们长期以来对脊椎动物进化的看法

最古老的颌口牙齿

　　

Qianodus duplicis

一个国际研究小组发现了4.39亿年前的齿鱼化石，这表明现代骨鱼类(鳐鱼和鳍鱼)和球粒鱼类(鲨鱼和鳐鱼)的祖先起源比之前认为的要早得多。

相关研究结果发表在9月28日的《Nature》杂志上。

在中国南部贵州省的一个偏远遗址，包含了遥远的志留纪(约4.45亿至4.2亿年前)的沉积层序列，这里发现了壮观的化石，包括被鉴定为属于一个新物种(Qianodus duplicis)的原始颌骨脊椎动物。它以现代贵州的古称命名，Qianodus 具有特殊的螺旋状牙齿成分携带了几代的牙齿，这些牙齿在动物的一生中不断增加。

Qianodus的牙齿螺旋（或轮齿）是从该遗址发现的最不常见的化石之一。它们是很少达到2.5毫米的小零件，因此必须在可见光和X射线辐射的放大下进行研究。

轮齿的一个显著特征是，它们包含一对牙齿排设置在轮齿基部的一个凸起的中间区域。这些所谓的乳牙显示了向内(舌)部分的螺纹的大小递增。这轮齿是怎么来的？Qianodus与其他脊椎动物相比，不同寻常的是两排乳牙之间有明显的偏移。在一些现代鲨鱼的齿列中也可以看到类似的相邻齿排排列，但在化石物种的齿轮中以前没有发现过。

这一发现表明，从所谓的“鱼类时代”(4.2亿至4.6亿年前)开始的著名的下颌脊椎动物群，早在大约2000万年前就已经形成了。

＂Qianodus 为我们提供了脊椎动物在这个关键的早期进化阶段的牙齿，以及下颌延伸的第一个切实证据，”曲靖师范大学的LI Qiang说。

与现代鲨鱼不断脱落的牙齿不同，研究人员认为Qianodus随着动物的生长而增大。这种解释解释了替换牙齿的逐渐增大和轮底的扩大，这是对发育过程中颌骨尺寸不断增大的反应。

对研究人员来说，重建轮齿生长的关键是两个在形成早期阶段的标本，它们明显较小的尺寸和较少的牙齿很容易识别。通过与数量众多的成熟齿状体的比较，古生物学家们对早期脊椎动物齿状体的发育机制有了难得的了解。这些观察结果表明，乳牙是第一个形成的，而侧(副)轮齿的增加发生在发育的后期。

该研究的第一作者Plamen Andreev说:“尽管齿轮很独特，但事实上，在许多已经灭绝的软骨鱼和骨鱼的谱系中都发现过。一些早期的软骨鱼龙甚至完全用紧密间隔的轮齿来建造它们的齿列。”

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所Min ZHU教授说:“我们惊讶地发现，这些轮齿的齿排有明显的左或右偏移，这表明它们在相对的颌支上的位置。”

这些观察得到了系统发育树的支持Qianodus作为一种与已灭绝的具有轮形齿列的球粒鱼类群的近亲。

ZHU教授说:“我们对下颌脊椎动物主要类群的起源时间线进行了修正，与它们最初的多样化发生在早期志留纪的观点一致。”

Qianodus为有齿脊椎动物的存在和鲨鱼一样的齿纹模式提供了切实的证据，它们的存在比之前认为的要早数千万年。研究中提出的系统发育分析确定Qianodus这意味着颌鱼在下志留纪已经相当多样化，并且出现在无颌脊椎动物祖先谱系的骨骼矿化进化之后不久。

这项研究的合著者之一、来自伯明翰大学的伊万·桑索姆说:“这对目前出现关键脊椎动物创新的进化模型提出了质疑，比如牙齿、下颚和成对的附属物。”

The oldest gnathostome teeth