中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所和浙江自然博物館組成的研究小組在貴州省發(fā)現(xiàn)一種距今約2億4千萬(wàn)年的史前飛魚類化石：精美烏沙魚(Wushaichthys exquisitus)。該發(fā)現(xiàn)代表了飛魚類最原始最古老的化石記錄，為研究史前飛魚的生殖方式和水上滑翔起源提供了新的證據(jù)。同時(shí)，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也增進(jìn)了人們對(duì)中三疊世時(shí)期古特提斯洋生態(tài)復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)，對(duì)二疊紀(jì)末生物大滅絕后的古生態(tài)系統(tǒng)變化研究有非常重要的意義。最新一期的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)《生物學(xué)報(bào)》(BioLogy Letters)刊發(fā)了徐光輝和他的同事趙麗君和沈辰辰的該項(xiàng)研究成果，引起了國(guó)內(nèi)外多家媒體紛紛報(bào)道。

“海闊憑魚躍，天高任鳥(niǎo)飛”。在浩瀚無(wú)垠的海洋中，有一種聞名遐邇的飛魚。它們破浪而出，猶如群鳥(niǎo)一般掠過(guò)海空，堪稱一大自然奇觀。在動(dòng)物王國(guó)中，會(huì)飛的脊椎動(dòng)物不少，但在長(zhǎng)達(dá)4億多年的硬骨魚類進(jìn)化歷史中，水上滑翔機(jī)制只出現(xiàn)過(guò)兩次，分別出現(xiàn)在2億多年前的胸鰭魚科(Thoracopteridae)和現(xiàn)代的飛魚科(Exocoetidae)。除了一對(duì)異常寬大的胸鰭作為“主翼”和一對(duì)較大的腹鰭作為“輔翼”外，飛魚類還進(jìn)化出一個(gè)深分叉且非對(duì)稱的尾鰭(尾下葉明顯比尾上葉強(qiáng)壯);這種尾鰭的快速擺動(dòng)可以產(chǎn)生強(qiáng)大的推力幫助它們躍出水面并借助寬大的胸鰭在空中滑翔。因?yàn)楝F(xiàn)代飛魚類化石稀少，人們尚不清楚飛魚類如何形成這種水上滑翔能力，但是滅絕的飛魚物種化石或許能夠讓科學(xué)家了解這些飛魚類生物是如何進(jìn)化出滑翔能力的。根據(jù)精美烏沙魚以及其它史前飛魚化石的研究，徐光輝等提出了一個(gè)“頭部特化-尾下葉加長(zhǎng)-胸鰭變大-鱗片退化”的史前飛魚演化序列，認(rèn)為飛魚類的水上滑翔是逐步進(jìn)化而成的：首先它們頭部特化可能幫助它們生活于上層水域，然后進(jìn)化出非對(duì)稱尾鰭以幫助它們從水中彈射出來(lái)，再然后進(jìn)化出幫助它們?cè)诳罩谢璧拇笮伥挘罱K鱗片退化使得它們體重減輕以增進(jìn)滑翔的效能和機(jī)動(dòng)性。

脊椎動(dòng)物的受精方式可分體外受精和體內(nèi)受精。大部分的現(xiàn)代魚類均為體外受精，但是鯊魚、空棘魚和少量的真骨魚是行體內(nèi)受精。這些體內(nèi)受精的魚類進(jìn)化出特化的生殖器鰭腳將精子送入雌性體內(nèi)。為了適應(yīng)海洋表層水域生活和繁殖，現(xiàn)代飛魚的產(chǎn)卵習(xí)性很特別，它們生下來(lái)的卵需要附著在海面的飄浮物上，例如馬尾藻的下面，甚至于連飄浮的竹竿或雜物它們也可以利用。對(duì)精美烏沙魚和其它史前飛魚化石的研究，徐光輝等認(rèn)為史前飛魚的生殖方式與現(xiàn)代飛魚不同，是體內(nèi)受精的。也就是說(shuō)，史前飛魚類生下來(lái)就是小魚，就像人類、鯨魚和卵胎生真骨魚類似。保存十分完好的史前飛魚化石顯示雄性個(gè)體的臀鰭條十分特化，其末端帶有一序列的鉤子。據(jù)此推測(cè)，史前飛魚的交配過(guò)程與現(xiàn)代卵胎生真骨魚類似，雄魚的臀鰭在肌肉的幫助下勃起，向前伸到雌魚的身體下方泄殖腔內(nèi)，雄魚用臀鰭條末端的鉤子抓住雌魚，以幫助順利完成體內(nèi)受精過(guò)程。

該項(xiàng)研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中科院南京地質(zhì)古生物研究所)和中科院古生物化石發(fā)掘與修理專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助。

圖1：精美烏沙魚的雄性個(gè)體(徐光輝供圖)

圖2：精美烏沙魚的雌性個(gè)體(徐光輝供圖)

圖3：精美烏沙魚的雌雄和雄性臀鰭對(duì)比， 箭頭指示雄性臀鰭上的鉤子(徐光輝供圖)

原文鏈接：A Middle Triassic thoracopterid from China highlights the evolutionary origin of overwater gliding in early ray-finned fishes

Gliding adaptations in thoracopterid flying fishes represent a remarkable case of convergent evolution of overwater gliding strategy with modern exocoetid flying fishes, but the evolutionary origin of this strategy was poorly known in the thoracopterids because of lack of transitional forms. Until recently, all thoracopterids, from the Late Triassic of Austria and Italy and the Middle Triassic of South China, were highly specialized ‘four-winged’ gliders in having wing-like paired fins and an asymmetrical caudal fin with the lower caudal lobe notably larger than the upper lobe. Here, we show that the new genus Wushaichthys and the previously alleged ‘peltopleurid’Peripeltopleurus, from the Middle Triassic (Ladinian, 235–242 Ma) of South China and near the Ladinian/Anisian boundary of southern Switzerland and northern Italy, respectively, represent the most primitive and oldest known thoracopterids. Wushaichthys, the most basal thoracopterid, shows certain derived features of this group in the skull. Peripeltopleurus shows a condition intermediate between Wushaichthys and Thoracopterus in having a slightly asymmetrical caudal fin but still lacking wing-like paired fins. Phylogenetic studies suggest that the evolution of overwater gliding of thoracopterids was gradual in nature; a four-stage adaption following the ‘cranial specialization–asymmetrical caudal fin–enlarged paired fins–scale reduction’ sequence has been recognized in thoracopterid evolution. Moreover, Wushaichthysand Peripeltopleurus bear hooklets on the anal fin of supposed males, resembling those of modern viviparious teleosts. Early thoracopterids probably had evolved a live-bearing reproductive strategy.

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