Norselaspis glacialis進化出了以前認為只存在于有頜脊椎動物中的解剖特征 。 圖片來源：Kristen Tietjin
據《大眾科學》（安德魯·保羅）：一個國際研究小組利用先進的成像技術，從一塊指甲大小的化石碎片中重建了一種古老滅絕魚類的心臟、大腦和鰭 。結果：蝌蚪、馬蹄蟹和海綿寶寶蝸牛加里的眼睛黏糊糊的混合物 。但撇開卡通形象不談 ， 這種生物可能有助于重寫動物進化史上最早的章節之一 。8月6日發表在《自然》雜志上的一項研究描述了它的細節 。
Norselaspis的解剖結構可能是為了躲避而設計的 ， 而不是為了狩獵 。圖片來源：Kristen Tietjin
一個可疑的時間表
地球上的第一條魚大約在5億年前到達，但沒有到達海洋表面附近的任何地方 。相反，它們在離海底更近的地方開始了進化生活，在那里它們可以在進化出頜骨和牙齒之前吮吸食物 。普遍接受的理論是，這些解剖學上的增加實際上是隨著魚上升到水柱中而產生的 。大約4億年前，有頜魚類主宰了海洋 。從那時起，進化慢慢引入了四肢脊椎動物、陸生生物，并最終引入了人類 。但是，雖然“先下巴 ， 后四肢”的假設有其依據（可以這么說），但仍然存在問題 。
芝加哥大學生物學家、研究資深作者邁克爾·科茨在一份聲明中解釋說：“這種轉變背后存在巨大的數據缺口 ?！??！拔覀円恢比鄙倩涗浿械目煺?nbsp;， 這些快照可以幫助我們對關鍵事件進行排序，以重建變化的模式和方向 。”
幾十年來，一張潛在的關鍵快照一直埋在古生物學檔案中 。1969年 ， 挪威北極斯匹次卑爾根群島的一次探險發現了數千塊嵌有化石的砂巖，但研究人員又花了40年時間才花足夠的時間對其進行分類 。在所有的砂巖分裂中，該研究的合著者驚訝地發現了一個保存完好的半英寸長的Norselaspis頭蓋骨 ， 其歷史可以追溯到4.1億至4.07億年前 。
該化石是在1969年首次發掘的砂巖中發現的 。圖片來源：Michael Coates/芝加哥大學
該團隊很快將他們的發現發送給了瑞士的Paul Scherrer研究所，在那里 ， 專家們使用基于同步加速器的X射線顯微斷層掃描技術逐層掃描標本 。結果讓他們大吃一驚 。經過數千小時的數字重建，3D掃描清晰地描繪了包裹著器官和肌肉組織的薄組織骨骼，并以前所未有的細節保存下來 。
主要作者、古生物學家Tetsuto Miyashita說：“有了這個精美的數字地圖集，我們現在對Norselaspis的解剖細節比許多活魚都要多 ?！?。
雖然無頜，但Norselaspis包含了生物學家以前認為只存在于有頜物種中的解剖特征 。特別是，這種古老的魚類已經進化出一種極其強大的心臟和加寬的血管 ， 促進了更大的血液流動 。
Miyashita解釋說：“人們甚至可以說Norselaspis在七鰓鰻的皮膚下有鯊魚的心臟 ?！?。
研究人員使用基于同步加速器的X射線顯微斷層攝影技術對化石進行了3D掃描 。圖片來源：Michael Coates ， 芝加哥大學
鱷梨耳朵和哈密瓜心
Norselaspis的感覺器官也令人印象深刻 。七塊小肌肉控制著它的眼球——比人類多一塊——而它的內耳相對較大 。
Miyashita補充道：“如果Norselaspis達到我們的規模，它的內耳將是鱷梨大?。?它的心臟將像哈密瓜一樣大 。” 。
進化優勢并不都是內部的 。Norselaspis也使用位于鰓后的傾斜的槳狀鰭游泳，這使它能夠根據需要快速轉彎、停止和加速 。然而，這些都不太可能被用來捕捉獵物 。由于它沒有下顎和牙齒，這種塊狀的魚可能會利用其意想不到的解剖結構來躲避正在進化的捕食者 。物種之間的這種相互作用導致了海洋多樣性的爆炸 。
科茨說：“當頜骨在這種背景下進化時，它帶來了感官、游泳和進食系統的關鍵組合，最終導致了泥盆紀魚類的非凡多樣性和豐富性 。” 。
研究科學家Tetsuto Miyashita對Norselapsis的大腦和感覺器官進行了放大的3D重建 。圖片來源：Pierre Poirier/加拿大自然博物館
頭肩形
Norselaspis不僅挑戰了有頜魚的時間線 。研究人員還指出 ， 連接到它肩膀的神經與到達鰓的神經是分開的 。因此 ， 他們現在提出理論 ， 四足動物（四足脊椎動物）的肩膀進化為一種與頸部相連的新結構 ， 將軀干與頭部分開 。大多數早期無頜魚類的軀干一直通向頭部，而有頜脊椎動物進化出了頸部和喉嚨 。Norselapsis跨越了這兩個解剖結構，研究人員將其比作一個手臂從臉頰后面伸出的人 。
盡管尚不清楚最初是什么促使了頜骨的形成，但Norselaspis揭示了脊椎動物的進化之旅并沒有遵循一條獨特的道路 。
Miyashita說：“這并不像從底層捕食者直接走向頂端捕食者那么簡單 ?！?br/>
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