澳大利亞研究人員在一條古老頜魚化石中發(fā)現(xiàn)了一顆有3.8億年歷史的心臟，以及單獨的胃、腸和肝臟化石。這是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老的心臟。這項研究表明，在4.192億年前至3.589億年前的泥盆紀時期繁盛、現(xiàn)已滅絕的這種節(jié)甲魚類體內(nèi)的器官位置，與現(xiàn)代鯊魚具有相似的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，這為研究人類自身進化提供了重要線索。

相關(guān)研究結(jié)果9月15日發(fā)表于《科學(xué)》。

這些化石是在澳大利亞西部金伯利地區(qū)Gogo組發(fā)現(xiàn)的，這里最初是一個巨大的珊瑚礁。研究通訊作者、科廷大學(xué)分子與生命科學(xué)院和西澳大利亞博物館首席研究員Kate Trinajstic表示，古代物種的軟組織很少被保存下來，而且三維保存的情況更加罕見，因此這一發(fā)現(xiàn)非常了不起。

“進化通常被認為是一系列小步驟，但這些古老的化石表明，在無頜脊椎動物和有頜脊椎動物之間有一個更大的飛躍。這些魚的心臟在嘴里和鰓下，與今天的鯊魚一樣。”Trinajstic說。

這項研究首次展示了一顆復(fù)雜的S形心臟的3D模型。該模型由兩個腔室組成，較小的腔室位于頂部。這些特征在早期脊椎動物中是先進的，為了解頭部和頸部區(qū)域如何開始變化以適應(yīng)下頜提供了一個獨特的窗口，這也是人類身體進化的關(guān)鍵階段。

然而，Trinajstic指出，一個關(guān)鍵的區(qū)別是，這種魚的肝臟很大，可以讓魚保持自身浮力，就像今天的鯊魚一樣。但今天的一些硬骨魚，如肺魚和樺魚的肺是從魚鰾進化而來的。“重要的是，我們沒有在任何滅絕的帶甲魚中發(fā)現(xiàn)肺的證據(jù)，表明它們后來是在硬骨魚中獨立進化的。”

在澳大利亞核科學(xué)技術(shù)組織和法國歐洲同步加速器輻射設(shè)施的幫助下，研究人員使用中子束和同步加速器X射線掃描了仍嵌在石灰?guī)r凝結(jié)物中的化石標本，并根據(jù)細菌和周圍巖石基質(zhì)沉積的不同密度的礦物質(zhì)，構(gòu)建了標本內(nèi)部軟組織的三維圖像。

除了之前發(fā)現(xiàn)的肌肉和胚胎外，這次礦化器官的新發(fā)現(xiàn)使Gogo組節(jié)甲魚類成為所有頜干脊椎動物中被理解得最充分的動物，并闡明了其向現(xiàn)存頜干脊椎動物(包括人類在內(nèi)的哺乳動物)的進化過渡。

研究合著者、弗林德斯大學(xué)教授John Long稱：“從這些古代魚類中發(fā)現(xiàn)的軟器官確實是古生物學(xué)家夢寐以求的東西，毫無疑問，這些化石是這個時代世界上保存最好的化石。它們展示了Gogo組化石在理解人類漫長進化歷程中的重大價值。Gogo組是世界上最重要的化石遺址之一，從性起源到最古老的脊椎動物心臟，為我們創(chuàng)造了多個世界第一。”

另一位合著者、瑞典烏普薩拉大學(xué)教授Per Ahlberg表示：“Gogo組化石魚真正的特殊之處在于它們的軟組織被保存在三維空間中。大多數(shù)軟組織保存的事例都是在扁平化石中發(fā)現(xiàn)的，那里的軟組織解剖結(jié)構(gòu)只不過是巖石上的一個點。我們非常幸運，因為現(xiàn)代掃描技術(shù)允許我們研究這些脆弱的軟組織而不破壞它們，而在幾十年前，這是不可能的。”(辛雨)