“水下吸血鬼”七鳃鳗摄食方式如何演化？中国新发现化石研究揭开“盲盒”

中新网北京11月3日电 (记者 孙自法)人们熟知的七鳃鳗以长满牙齿的吸盘吸附在其他鱼类身上，食其血肉，这种“水下吸血鬼”形象深入人心，成为一些恐怖科幻电影中水下嗜杀怪物艺术原型，其令人惊悚的摄食方式的演化历史一直备受关注。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(古脊椎所)11月3日发布消息说，该所科研人员从采自燕辽生物群的化石中最新研究发现1.58亿-1.63亿年前的两种大型古七鳃鳗新物种化石，分别命名为“杀手燕辽鳗”和“大牙燕辽鳗”，它们是现生“吸血”七鳃鳗的“食肉”祖先，也揭开了七鳃鳗取食方式演化历史的“盲盒”。

海七鳃鳗和它瘆人的吸盘，它是七鳃鳗家族里最著名的“吸血鬼”(Photo by Kentaro Morita)。中国科学院古脊椎所 供图

这项重要的古生物化石相关研究成果论文，由中国科学院古脊椎所吴飞翔研究员、张驰研究员和法国自然历史博物馆菲利普·让维叶(Philippe Janvier)教授合作完成，已于近日在国际学术期刊《自然-通讯》上线发表。

模式生物七鳃鳗化石重要且稀缺

科研人员介绍说，由于可能保存了脊椎动物颌骨、偶鳍(如陆地脊椎动物的四肢)等重要器官的起源线索，加上对现代渔业的巨大影响，现生无颌类尤其是七鳃鳗成为演化-发育生物学家、生态学家和公众十分关注的动物类群，甚至被奉为脊椎动物演化生物学研究的模式生物。

七鳃鳗的化石记录示意图。中国科学院古脊椎所 供图

七鳃鳗还有着三段式的生命周期，如同蝌蚪变青蛙，经过变态发育，七鳃鳗幼体发育成形态和生态差别极大的成体，其中也包含取食方式的根本变化。

尽管七鳃鳗的历史记录有3.6亿年之久，但其化石非常稀缺，种类却屈指可数，目前已知的化石七鳃鳗包含热河生物群中的中生鳗在内仅有七种(其中一种存疑)，石炭纪之后的化石资料尤其稀缺，但正是在石炭纪-白垩纪近2亿年的时间里，七鳃鳗革新了个体发育的模式，由古生代缺少现代七鳃鳗幼体和变态阶段的模式，演化出包含变态发育阶段的三段式生命史。

侏罗纪七鳃鳗约束后的七鳃鳗家族时间(谱系)树。中国科学院古脊椎所 供图

现代七鳃鳗奇特的进食方式怎么演化而来？这对七鳃鳗演化历史的进程有过怎样的影响？来自侏罗纪化石宝库燕辽生物群中新发现两种大型七鳃鳗，为讨论这些问题提供了重要线索。

七鳃鳗祖先“吃肉”而非“吸血”

七鳃鳗身无硬骨，牙齿为角质，很难保存为化石，而燕辽生物群此次新发现的杀手燕辽鳗和大牙燕辽鳗化石保存完整，最重要的是，它们的吸盘和牙齿竟以近乎立体的状态保存，为揭示七鳃鳗摄食行为的演化提供了罕见而珍贵的样本。

恐龙时代的食肉型七鳃鳗—燕辽鳗，距今约1.6亿年(拟石科技制作)。中国科学院古脊椎所 供图

其中，杀手燕辽鳗体长超过64厘米，体型之大为目前已知化石七鳃鳗之最。古生代七鳃鳗多为几厘米，最大者也仅10厘米上下，甚至不及现代七鳃鳗临近变态发育的幼体大小。

科研人员指出，令人意外的是，燕辽鳗的牙齿结构和分布特点与北半球常见的吸血型七鳃鳗(如海七鳃鳗)差别明显，却和今天生活在南半球澳大利亚南部、新西兰和智利南部的囊七鳃鳗有诸多相似之处，特别是吸盘牙齿和用来剜切肉块的牙齿形态很相似，说明这些侏罗纪的七鳃鳗和囊七鳃鳗一样，是典型的肉食性七鳃鳗，燕辽鳗化石消化道中的骨片残骸也印证了这一点。

燕辽鳗包括牙齿在内的较为完整的形态信息揭示出它们和其他七鳃鳗的亲缘关系，本次研究进一步分析结果显示，燕辽鳗是目前已知现代七鳃鳗最近的化石祖先。

1.6亿年前燕辽生物群中的肉食性七鳃鳗——燕辽鳗(a-e，杀手燕辽鳗；f-h，大牙燕辽鳗；e，h，拟石科技制作；b，d，论文作者绘制)。中国科学院古脊椎所 供图

现代七鳃鳗的进食方式比较多样，吸血种类(如海七鳃鳗)最为人熟知，食肉的种类较少，还有食腐和变态后不进食的种类，而不同的取食方式对应着不同的牙齿特征。根据先前认识，人们通常认为现代七鳃鳗的祖先是一种类似于海七鳃鳗的吸血类型，而对燕辽鳗的研究分析和祖先状态重建结果却说明，现代七鳃鳗的祖先更可能是一类吃肉的七鳃鳗，牙齿的特点更接近于今天的囊七鳃鳗。

现代七鳃鳗很可能最早出现在侏罗纪

根据重构后的七鳃鳗家族时间(谱系)树，这次研究复原和推算了有化石记录以来，七鳃鳗摄食系统的演化过程及演化速率的变化：从摄食系统的演化来看，侏罗纪是七鳃鳗演化历史的“分水岭”，从侏罗纪开始，七鳃鳗的摄食系统和生态习性开始趋近现代七鳃鳗。

侏罗纪燕辽鳗的吸盘和牙齿(a-f)与现代囊七鳃鳗(g)对比。a-d, 大牙燕辽鳗； e, f, 杀手燕辽鳗(d, f, 拟石科技制作； b, g,论文作者绘制)。中国科学院古脊椎所 供图

与摄食系统演化同步的是七鳃鳗食物来源的变化，对比侏罗纪前后其他鱼类体表鳞片结构的演化，参照现代七鳃鳗体型和生活史类型的对应关系，研究推测，从早侏罗世开始，较进步的、薄鳞真骨鱼类的大量出现，为七鳃鳗提供大量食物来源，导致它们体型大增，进而促成能量要求很高的现代型三段式生命史的出现。

现代七鳃鳗可能起源于南半球

根据化石产地古地理和古环境信息，现代七鳃鳗“怕热不怕冷”的习性，可能曾是七鳃鳗漫长演化历史中的常态。

现生七鳃鳗近90%的种类分布在北半球，且北半球吸血型七鳃鳗素来被认为是较为原始的支系，因此通常被认为北半球是现代七鳃鳗的起源地。不过，最新研究却显示不同的结果，现代七鳃鳗可能起源于晚白垩世(约7800万年前)的南半球，新生代早期(约5800万年前)南北七鳃鳗分化，晚渐新世之后，北半球七鳃鳗曾经过北太平洋区向北大西洋区扩散。

对比新近发表的七鳃鳗演化历史研究结果，本项研究还将现代七鳃鳗的演化时间线大大推后：七鳃鳗冠群节点年龄比先前的研究结果年轻9500万-1.4亿年；南北半球七鳃鳗支系的分化时间约在5800万年，远晚于其他研究的推测结果；北半球支系开始显著分化的时间，比其他研究的推测值晚1000万年。因此，素有“活化石”之称的七鳃鳗，其现存支系的历史远非以前认为的那么古老。

值得一提的是，本研究重建的七鳃鳗演化时间线，与新生代一些重大环境事件和气候变化趋势一致，也与现代七鳃鳗主要食源的分化历史时间线相吻合。

七鳃鳗动物地理学历史重建。七鳃鳗的分化与扩散历史与海陆格局变迁、气候变化趋势和陆地环境演变有密切的关系。中国科学院古脊椎所 供图

科研人员表示，七鳃鳗的演化历史还有很多待解之谜，希望这次杀手燕辽鳗和大牙燕辽鳗化石的研究成果，未来能促成更多有关七鳃鳗的新发现。(完)

【编辑:李季】