簡介
海口魚(學名:Haikouichthys)是一種原始的擬似魚類生物,屬於無頜總綱。其下只有一個物種,就是耳材村海口魚(H.ercaicunensis)。海口魚的化石於雲南的澄江動物群(帽天山層)被發現,溯源於寒武紀,被認為是至今發掘的最古老的魚類。海口魚確為已知最古老脊椎動物,它的發現對古生物學及動物源流的學說有極大的影響,因為它將脊椎生物出現的時期進一步推至5.3億年前。地球上最早的脊椎動物是一種無頜的魚形動物,經過長時間的探索科學家們終於在我國早寒武世澄江生物群中發現了迄今所知的最早的脊椎動物--昆明魚和海口魚。這一重大發現表明,“脊椎動物在早寒武世就已經開始分化了”。地球上的第一條魚終於發現了。
達爾文在撰寫時,寒武紀地層突然出現了結構非常複雜的三葉蟲的事實讓他感到非常頭疼,因為在當時還沒有發現任何寒武紀之前的動物化石記錄。以後,雖然前寒武紀的化石不斷的被發現,但化石記錄給世人展示的仍然是一幅早寒武世生物在短短的幾百萬年間爆發式演化的圖景。
自1960年以來,人們開始用“寒武紀大爆發”來稱呼這一生物演化事件。寒武紀大爆發最有力的證據就是1984年在雲南省澄江發現的澄江生物群。研究表明,5.3億年前雲南東部是一個充滿勃勃生機的汪洋大海,幾乎所有的現在“門”一級的動物--從低等的海綿動物到高等的脊索動物,在這裡都可以找到自己的代表。
早寒武世昆明魚和海口魚的發現,不但將脊椎動物的化石記錄至少提前了2000萬年,而且豐富了澄江生物群多姿多彩的面貌,為揭示寒武紀大爆發高階元類群出現的機制,探討脊椎動物起源提供了關鍵資料。“最早脊椎動物的發現”也因此被列為1999年中國十大科技新聞之一。
生物特徵
海口魚有明顯的頭部及軀體。頭上有最少6個及可能9個鰓。身體上有若干節,有明顯的背鰭。背鰭指向頭部,現今的魚類中亦有少數是這樣的。海口魚亦有腹鰭。在腹部有13個環狀結構,估計是生殖腺、排泄器官或其他東西。其骨骼並沒有生物礦化的跡象。
現生最低等的脊椎動物是無顎魚中的圓口類,它包括盲鰻和七鰓鰻兩個類別。前者僅以縱貫軀幹的粗壯脊索構成它的軸向支撐,脊索的周圍並無任何脊椎組分;後者的情形相似,所不同的是,在脊索的背方出現了很小的弧片狀脊椎組分。而海口魚則在脊索的周圍形成了按節排列的軟骨型原始脊椎,進一步強化了中軸構造對軀體的支撐作用。此外,這些原始脊椎的背方和腹方還出現了成對神經弧和血管的雛形。
單從脊椎骨的發育程度上看,海口魚似乎比現代圓口類更為脊椎動物化。但有趣的是,海口魚頭部顯示出一種奇特的性狀組合:一方面,頭部兩側一對外露的大眼睛,連同前端的單鼻孔和隨後的一對嗅囊以及眼後可能存在的耳囊,表明它已有明確的腦分化,從而由低等脊索動物“無頭類”跨入了高等脊索動物“有頭類”的行列。但另一方面,儘管其眼體相當發育,但並無明確的眼眶骨。
實際上,這種動物還沒有發育出真正的軟骨型頭顱。顯然,在這方面它又不及現生圓口類進步。更能顯示海口魚原始性的性狀是,它與具有“集中型”生殖腺體的所有現生脊椎動物不同,仍保留著其祖先類型的多對“重複型”生殖腺。 這一混合性狀顯示,海口魚生殖器官的演替也明顯滯後於其非生殖器官的進化。
發現過程
1997年的一天,雲南省昆明市海口鎮耳材村村民楊志和雲南省地質科學研究所的古生物學家胡世學一起進山找化石,偶然的一個機會,楊志刨到了一塊形狀比較奇怪的化石,當時胡世學和楊志都沒注意到這塊石頭的特殊。
半年後,胡世學開始修標本的時候,發現這塊化石不像是以往在耳材村發現的“雲南蟲”化石,於是他將這塊奇怪的化石拿給西北大學早期生命研究所的舒德乾教授鑑定。
舒教授後來回憶,這塊化石看起來保存得並不完整,後部有明顯的缺損,但從清晰的前半部分仍能看出它與以前發現的各種化石有所不同。他認為這是一個新屬種,很有可能是生活在寒武紀早期的魚類,於是給它起了一個耐人尋味的名字“海口魚”。
不久舒德乾又在海口找到了第二塊藏匿著生命史巨大秘密的魚形化石。這塊化石與海口魚外形極為相似,保存得更為完整。在高倍顯微鏡下,舒德乾精心解剖著這塊化石。隨著標本的線條越來越清晰,化石開始變得不同起來。當魚特有的腮囊和尾鰭終於暴露出來時,他驚呼:“我們真的逮到了一條魚。”
舒德乾沿襲上塊化石的思路,將它命名為“昆明魚”。這是世界上第二塊界定為5.3億年前的魚化石。1999年11月,舒德乾以《捉住天下第一魚》為題,在《自然》雜誌上發表論文,論證昆明魚和海口魚就是迄今為止發現的最原始的脊椎動物。
至2003年,科學家共發現了數百枚海口魚軟軀體構造標本。
澄江動物化石群
1984年7月1日,南京地質古生物研究所侯先光研究員在雲南澂江縣帽天山發現了第一塊早寒武紀動物化石長尾納羅蟲。這是一條寒武紀早期的無脊椎動物,屬於知名的古生物學家沃爾克特於1909年在加拿大發現的布爾吉斯動物群的一個重要成員。侯先光和導師張文堂教授撰寫了研究澄江動物化石的論文《納羅蟲在亞洲大陸的發現》,他們在文章中把澄江發現的古生物正式命名為“澄江動物化石群”。
1984年以後的10年間,來自10多個國家的50多位古生物學家,在澄江帽天山地區採集了約3萬塊化石,古生物學家們迄今為止已在澄江化石中發現了40多個門類的100多個種的古生物化石。
澄江動物化石群整個化石埋藏帶呈蛇狀蜒蜒達20km,寬4.5km,埋藏深度達50m以上。現圈定的保護面積為18km,其中核心區保護面積1.2km2。到目前為止,共發現化石點30餘處,古生物化石涵蓋了現代生物的各個門類,還發現多種過去曾大量存在現已滅絕的動物新種,已超出現有動物分類體系,只能冠之以發掘地名來命名,如撫仙湖蟲、帽天山蟲、雲南蟲、昆明蟲和跨馬蟲等,尤以可喜的是在玉溪與昆明交界的滇池海口鎮發現了地球上最古老的脊柱動物――海口魚,其結構和功能較雲南蟲還複雜,是世界上發現的化石動物中特異門類最多、埋藏保存最佳、外型最精美、品質最優良,屬稀世珍寶級的動物化石。科學研究認為它是魚類---兩棲類--爬行類--哺乳類--人類這一重要生命進化樹和生物演化鏈上的鼻祖。
澄江動物化石群是目前世界上所發現的最古老、保存最好的一個多門類動物化石群,再現了當時海洋生命和現生動物的原始特徵,為研究地球早期生命起源、演化、生態等理論提供了珍貴證據。
中國研究
研究成果
新華社電 科學家經過研究證實,在距今5.3億年的海口魚化石上發現了脊椎骨和頭部構造,從而證實海口魚確為世界上已知最古老的脊椎動物。這標誌著脊椎動物起源研究取得了實質性進展。
2003年1月30日出版的英國《自然》雜誌發表了西北大學、中國地質大學教授舒德乾等與英、法、日等國學者共同完成的這一重要成果。在這篇題為《早寒武世脊椎動物海口魚的脊椎骨和頭部構造》的論文中,詳細揭示了海口魚的脊椎骨和頭部構造特徵,為證實海口魚確為世界已知最古老的脊椎動物提供了最新證據。這是《自然》雜誌第七次發表舒德乾等人關於“寒武紀生命大爆發”中後口動物研究的系列性成果。
舒德乾說,從無脊椎動物“無頭類”躍進到脊椎動物(即“有頭類”)包含一系列的胚胎髮育和形態學上的創新,這就包括原始脊椎的出現和頭部的視覺、嗅覺、聽覺等感官的出現。顯然,這一已知最古老的脊椎動物獨特的構造特徵,很可能恰好代表著進化科學界期盼已久的由無頭類進化到有頭類的關鍵環節。
研究意義
舒德乾進一步指出,對現生和化石低等魚類進行分支譜系分析的結果也證實,海口魚的確是已知最原始的脊椎動物。這也證實了我國南方很可能是整個“脊椎動物演化大樹”的發祥地。
生活範圍
海口魚是地球上最早的脊椎動物是一種無頜的魚形動物,經過長時間的探索科學家們終於在我國早寒武世澄江生物群中發現了迄今所知的最早的脊椎動物--昆明魚和海口魚。這一重大發現表明,“脊椎動物在早寒武世就已經開始分化了”。地球上的第一條魚終於發現了。現生最低等的無顎魚中的圓口類,它包括盲鰻和七鰓鰻兩個類別。脊索的周圍並無任何脊椎組分,所不同的是,在脊索的背方出現了很小的弧片狀脊椎組分。而海口魚則在脊索的周圍形成了按節排列的軟骨型原始脊椎,進一步強化了中軸構造對軀體的支撐作用。前者僅以縱貫軀幹的粗壯脊索構成它的軸向支撐,脊索的周圍並無任何脊椎組分;後者的情形相似,達爾文在撰寫時,寒武紀地層突然出現了結構非常複雜的三葉蟲的事實讓他感到非常頭疼,因為在當時還沒有發現任何寒武紀之前的動物化石記錄。以後,雖然前寒武紀的化石不斷的被發現,但化石記錄給世人展示的仍然是一幅早寒武世生物在短短的幾百萬年間爆發式演化的圖景。自1960年以來,人們開始用“寒武紀大爆發”來稱呼這一生物演化事件。寒武紀大爆發最有力的證據就是1984年發現的生物群。研究表明,5.3億年前雲南東部是一個充滿勃勃生機的汪洋大海,幾乎所有的“門”一級的動物--從低等的海綿動物到高等的脊索動物,在這裡都可以找到自己的代表。早寒武世昆明魚和海口魚的發現,不但將脊椎動物的化石記錄至少提前了2000萬年,而且豐富了生物群多姿多彩的面貌。