追踪鱼类在浅水中的进化起源

地球上最早的脊椎动物是鱼，科学家认为它最早出现在大约4.8亿年前。然而，当时的化石记录并不稳定，仅鉴定出小碎片。然而，到了4.2亿年前，化石记录已经开花，各种各样的鱼都很丰富。“这是一个无时不在的问题。嗯，他们在哪里？”宾夕法尼亚大学古生物学家劳伦萨兰说。“他们藏在哪里？它们的环境起源是什么？”

伯明翰大学的萨兰伊万j桑瑟姆和他的同事们在本周《科学》杂志的一篇报告中首次提出了许多证据来回答这个问题。答案似乎就在岸边。这些区域通常被描述为潮间带或浅泻湖。“在现代概念中，我们看到珊瑚礁对鱼类的生物多样性非常重要，因此我们假设鱼类和珊瑚礁之间存在古老的联系，”Sallan说。"但是在辛辛那提拱门这样的地方搜索了几十年还是空的."

“相反，我们的工作表明，几乎所有的主要脊椎动物都会分裂，从最早的有装甲的无牙鱼到鲨鱼和我们自己的祖先，所有这些都始于海滩附近，远离礁石。即使老人们分散了，新的群体还是沿着海岸线出现了。”这些发现有助于解释化石记录的重要特征，比如为什么很少发现早期鱼类化石；浅海区域的波浪可能会把它们吹成碎片。这也有助于科学家理解这样一个事实，即在进化时期，许多鱼类群体从海水转移到淡水，一些鱼类成为淡水鱼，而其他鱼类群体进化成最早的四足动物，即陆生脊椎动物。萨兰说：“它们经常在珊瑚礁出现之前去淡水地区，这几乎是一个独立的证据，证明它们在那之前一定离海岸很近。

脊椎动物的起源和多样性一直是古生物学中有争议的话题。在这个古生代中期的关键时期，一些化石群描述了一个故事——也许是一个淡水起源——而另一些化石群可能指向开阔海域的发源地，还有一些化石群出现在其他栖息地类型中。更复杂的是，无脊椎动物生物多样性起源的故事似乎已经解决：它们在珊瑚礁周围变得多样化，然后它们的后代攻击并生活在浅水或深水中。萨兰、桑瑟姆和他们的同事决定利用大数据来研究脊椎动物的问题。萨兰说：“化石记录的优势在于，我们经常在鱼类生活的地方发现它们。“拥有它们的岩石告诉我们它们的环境是什么样的，无论是礁石、浅水、深水、河床还是湖泊。”

结合这一环境背景和已知的距今4800万年至3.6亿年的中古生代脊椎动物的家谱关系，研究人员创建了一个数据库，其中包括2728种下颌骨和无颌鱼类的早期记录。“这是一个巨大的新数据集，”萨兰说。然后，该团队可以使用数学模型来重建化石记录中缺失的信息，这样他们就可以对各种脊椎动物群最早祖先出现的栖息地类型做出明智的预测。“对于脊椎动物，我们发现它们起源于这个意想不到的、真正有限的浅海区域，”Sallan说。"他们出现后，在这个有限的区域呆了很长时间."然而，当它们呆在浅滩上时，它们获得了各种各样的适应，这使它们能够在共同的栖息地与其他人竞争。研究人员指出，许多群体获得的特征使它们非常适合作为海底居民或在海洋的更深水域自由游泳。

类似的差异也出现在现代鱼类中，比如带刺的鱼。近年来，它们已经从一个共同的祖先进化成一种海底和自由游泳的形式。然而，还没有人对活着的脊椎动物进行过类似的综合研究。萨兰说：“我们想知道的一件事是，这些浅水是否仍然是喂养珊瑚礁的生物泵。“目前的创新网站在哪里？”如果是这样的话，面对世界各地大量的珊瑚礁死亡，可能会有一些小小的安慰；也许浅水将继续是鱼类多样性的摇篮。尽管缺少珊瑚礁栖息地，生物多样性仍然存在。

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