芝加哥大學(xué)的古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個詳細(xì)的化石魚，這是一種海洋中粘糊糊的鰻魚狀腐尸喂食器。這個有著1億年歷史的化石有助于解答這些古老的，無頜的魚何時從進(jìn)化樹上分支出來的問題，這些譜系產(chǎn)生了現(xiàn)代的下顎脊椎動物，包括硬骨魚和人類。

這種名為Tethymyxine tapirostrum的化石是一種12英寸長的魚，嵌在黎巴嫩白堊紀(jì)時期的石灰?guī)r中。它填補(bǔ)了化石記錄中1億年的缺口，表明ha魚與吸血的七鰓鰻比其他魚更密切相關(guān)。這意味著hagfish和lampreys在大約5億年前從其他脊椎動物系分支出來后，進(jìn)化出了類似鰻魚的體形和奇怪的喂食系統(tǒng)。

“這是對所有魚類及其后代的家譜進(jìn)行重大改組。這使得我們能夠?qū)⒁环N獨特的特征放在一個進(jìn)化的日期上，使其與所有其他動物區(qū)別開來，”芝加哥研究員Tetsuto Miyashita博士說。在UChicago領(lǐng)導(dǎo)該研究的有機(jī)生物學(xué)和解剖學(xué)研究。研究結(jié)果發(fā)表在本周的“ 美國國家科學(xué)院院刊”上。

粘糊糊的死亡贈品

現(xiàn)代的hagfish以其奇異的，噩夢般的外觀和獨特的防御機(jī)制而聞名。它們沒有眼睛，或下顎或牙齒咬，但是使用尖尖的舌頭裝置來玷污海底的死魚和鯨魚。當(dāng)他們受到騷擾時，他們可以立即將周圍的水變成泥土，堵塞潛在掠食者的鰓。

這種生產(chǎn)粘液的能力就是放棄了Tethymyxine化石。Miyashita在斯坦福大學(xué)使用了一種稱為同步加速掃描的成像技術(shù)來識別當(dāng)hagfish化石化時留在石灰?guī)r中的軟組織的化學(xué)痕跡。這些軟組織很少被保存，這就是為什么古代hagfish親屬研究的例子很少的原因。

掃描發(fā)現(xiàn)角蛋白的信號，角蛋白與構(gòu)成人類指甲的材料相同。事實證明，角蛋白是使hagfish粘液防御如此有效的關(guān)鍵部分。Hagfish在它們的身體上有一系列腺體，產(chǎn)生一小束緊密盤繞的角蛋白纖維，由粘液粘液潤滑。當(dāng)這些小包撞到海水時，纖維會爆炸并將水淹入其中，將一切變成鯊魚窒息的污水。纖維非常堅固，干燥后就像絲線一樣; 他們甚至被研究成為可能的生物合成纖維來制作衣服和其他材料。

Miyashita和他的同事在化石體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了超過一百種濃度的角蛋白，這意味著當(dāng)海洋包括我們今天不再看到的蛇頸龍和魚龍等可怕的捕食者時，古老的ha魚可能會進(jìn)化出它的粘液防御。

Miyashita說：“我們現(xiàn)在有一種化石能夠在數(shù)億年后推翻類似hagfish的身體計劃的起源。” “現(xiàn)在，接下來的問題是，這是如何改變我們對所有這些早期魚類血統(tǒng)之間關(guān)系的看法。”

振動脊椎動物的家譜

新化石的特點有助于將hagfish及其親屬放在脊椎動物的家譜上。在過去，科學(xué)家們不同意他們所屬的地方，這取決于他們?nèi)绾翁幚磉@個問題。那些僅靠化石證據(jù)的人傾向于得出結(jié)論，ha魚是如此原始，以至于它們甚至都不是脊椎動物。這意味著所有的魚類和它們的脊椎動物后代都有一個共同的祖先 - 或多或少 - 看起來像一只ha魚。

但那些使用基因數(shù)據(jù)的人認(rèn)為，ha魚和燈盞之間的關(guān)系更為密切。這表明現(xiàn)代的hagfish和lampreys是脊椎動物家譜中的奇怪的。在這種情況下，ha魚和lamp魚的原始外觀具有欺騙性，所有脊椎動物的共同祖先可能更像傳統(tǒng)的魚類。

Miyashita的工作調(diào)和了這兩種方法，使用來自化石的動物解剖學(xué)的物理證據(jù)得出與遺傳學(xué)家相同的結(jié)論：hagfish和lampreys應(yīng)該與其他魚類分開。

“從某種意義上說，這重新解決了我們?nèi)绾卫斫膺@些動物的議程，”UChicago的生物和生物解剖學(xué)教授邁克爾科茨說，他是新研究的合著者。“現(xiàn)在我們有了這個重要的佐證，他們是一個群體。雖然它們?nèi)匀皇羌棺祫游锷锒鄻有缘囊徊糠?，但我們現(xiàn)在必須更仔細(xì)地研究ha魚和燈盞，并認(rèn)識到它們作為一種特殊條件的明顯原始性。

古生物學(xué)家在過去幾年中越來越多地使用復(fù)雜的成像技術(shù)，但Miyashita的研究是迄今為止使用同步加速器掃描識別化石中的化學(xué)元素的少數(shù)人之一。雖然檢測ha魚化石中的解剖結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，但他相信它也可以成為一種有用的工具，幫助科學(xué)家檢測用于修飾化石的涂料或膠水，甚至可以直接鍛造標(biāo)本。任何使化石標(biāo)本變得更有趣的嘗試都會留下化學(xué)指紋，這些指紋在同步加速器掃描中像節(jié)日裝飾一樣點亮。

科茨說：“我對Tetsuto在這里編組的內(nèi)容印象深刻。” “他最大限度地利用了可應(yīng)用于這種化石的所有不同技術(shù)和方法，從中提取信息，理解并徹底檢查。”

該研究得到了國家科學(xué)基金會和國家科學(xué)與工程研究委員會(加拿大)的支持，該研究“來自白堊紀(jì)特提斯海的一種海鷗和早期脊椎動物系統(tǒng)發(fā)育中的形態(tài) - 分子沖突的調(diào)和”。其他作者包括Black Hills地質(zhì)研究所的Robert Farrar和Peter Larson; 來自曼徹斯特大學(xué)的Phillip Manning和Roy Wogelius; 來自SLAC國家加速器實驗室的Nicholas Edwards和Uwe Bergmann; 來自印第安納波利斯兒童博物館的詹妮弗安娜; 和艾伯塔大學(xué)的理查德帕爾默和菲利普柯里。