在解决“下巴起源”这个世界难题上,我们给出了一个中国答案

作者: 盖志琨

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2022-01-11 17:02:41

在解决“下巴起源”这个世界难题上,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨通过研究化石和现生生物,提出了关于颌起源的重要理论,并给出了中国答案。

在解决“下巴起源”这个世界难题上,我们给出了一个中国答案。如果没有颌,生命将不可想象;没有它,巨大的噬人鲨,残暴的霸王龙、狰狞的剑齿虎、喋喋不休的人类,将一无是处。盖志琨,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员,在格致论道第72期分享了有关“下巴”的故事。下巴其实是老百姓的叫法,它的学名叫颌,下巴就是下颌。下巴有什么作用呢?为什么要研究它的起源呢?

首先,我带大家回顾一下地球上曾经出现的霸主,看一看颌在其中起着什么样的作用。

巨齿鲨、恐龙、恐鸟、恐鱼……地球上的这些霸主有什么共同点呢?第一个,它们都是脊椎动物。所有的这些霸主都有这样一根由很多脊椎组成的脊柱,大家可以摸一下自己的后背中央。另一个共同点是,这些霸主都有一个非常强壮有力的颌:霸王龙的颌有1.2米长,而恐鱼的颌张开有1米多宽,这个颌为它们称霸世界提供了非常关键的武器。

当然,人类现在称霸地球靠的是我们聪明的大脑和解放的双手,但颌依然是我们吃饭、说话不可缺少的工具。

关于颌的作用,美国古生物学家John Maisey说过一段非常形象的描述:“如果没有颌,生命将不可想象;没有它,巨大的噬人鲨,残暴的霸王龙、狰狞的剑齿虎、喋喋不休的人类,将一无是处。颌的起源可能是脊椎动物演化史上,最为重要和意义深远的一次演化事件。”

既既然颌这么重要,那它是怎么来的呢?这是生物学家和古生物学家非常感兴趣的研究课题,而生物学家们主要是针对现生的无颌类和有颌类之间的差别来研究的。那么,无颌类和有颌类有什么差别呢?有很多,我今天介绍三个最主要的差别。

生物学家们正是通过比较无颌类和有颌类的差别,来推断颌在起源过程中可能存在过哪些中间阶段,进而研究颌的起源问题的。

日本发育生物学家在比较现生的无颌类和有颌类的胚胎发育时,提出了一个很关键的理论:鼻孔的演化与颌的演化密切相关。他们认为,颌起源之前,一定是因为鼻孔和鼻囊分开到了两边,颌才能顺利发育出来的,也就是说,鼻孔或鼻囊的分开,是颌起源的先决条件。这就会得出一个很重要的推论:在地球历史上,一定曾经存在过这样一种生物,它的两个鼻囊或者鼻孔是分开的,但没有颌。

这个理论是否成立?我们能否找到这样一种生物呢?只有到化石里去看看了。如此,古生物学家的作用就非常重要。现生的无颌类只有2种,但在地球历史上,这种生物却曾经非常繁盛。无颌类生物繁盛在大约4亿年前后的志留纪和泥盆纪时期,当时它们主要是一些戴盔披甲的鱼类,被统称为甲胄鱼类。

甲胄鱼类有五六个大类群,其中上图中圈出的两个类群比较关键:骨甲鱼与盔甲鱼。为什么?其一,它们是我们目前认为与有颌类血缘关系最近的两个类群;其二,这两个类群在某些情况下可以保存它们的软骨脑颅。为什么脑颅很重要呢?因为颌和鼻孔都是脑颅的一部分,通过研究脑颅,可以弄清楚它的颌是怎么发育过来的。

我们在解决颌起源的世界难题上,给出了一个中国答案。最后,古生物专业虽然很冷门,但我依旧希望未来能够有更多的同学加入到史前生物的探宝过程中。

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