鱼离开水也能呼吸？我国科学家揭开早期肺鱼演化的关键密码

中青报·中青网记者 王璟瑄

肺鱼，是一种神奇而古老的生物，部分种类能在极端干旱条件下用肺呼吸，其演化历史可追溯至早泥盆世洛赫考夫期（约4.15亿年前）。如今，全球仅存三个属的肺鱼，分别是非洲肺鱼、南美肺鱼以及澳洲肺鱼。其中，澳洲肺鱼堪称“活化石”，它的身体结构从中生代起就几乎没有变化，仿佛时间在它身上按下了“暂停键”。

近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队在国际学术期刊《当代生物学》发表重要研究成果论文，该研究发现，在云南昭通下泥盆统中，团队发现了一种名为“云南古嵴鱼”的原始肺鱼化石，为破解早期肺鱼演化的关键环节提供了珍贵的实物证据。

肺鱼的演化历程充满适应性智慧。在演化早期，绝大多数肺鱼生活在海洋环境中，身体呈现高度骨化特征。随着地质历史的推进，它们逐渐向淡水环境迁移，并演化出独特的生存策略。当旱季来临、水源干涸时，肺鱼会钻进泥中进入夏眠状态，静静等待雨季复苏，这种“绝境求生”的技能使其在残酷的自然选择中得以延续，肺鱼的名字也因此而来。

早泥盆世时期，中国南方就已有肺鱼活动的痕迹，其中“希望奇异鱼”是目前已知最古老、最原始的肺鱼物种。该物种化石发现于云南曲靖和广西南宁地区，在1984年便由中国学者首次发现，为探究肺鱼起源及早期演化提供了关键线索。

研究团队介绍，希望奇异鱼的身体结构呈现出鲜明的过渡性特征：其头骨虽已具备部分肺鱼典型特征，但仍保留着在后续肺鱼演化中逐渐消失的独立前上颌骨、独立未于脑颅愈合的腭方骨等——这些结构在更原始的肉鳍鱼类中较为常见，表明它正处于肺鱼头骨结构演化的关键节点，见证了肺鱼从其他肉鳍鱼类分化出来的核心阶段。

然而，希望奇异鱼与更进步的肺鱼类之间仍存在明显的形态断层。此前在北美泥盆纪布拉格期地层发现过顶嵴鱼化石，但该化石因严重扁平，无法展示脑颅等关键内部结构，导致早期肺鱼演化的关键环节始终悬而未决，甚至有学者对希望奇异鱼的肺鱼属性提出质疑。

此次研究团队在云南昭通发现的云南古嵴鱼化石，生存年代略晚于希望奇异鱼，且处于艾姆斯期肺鱼快速辐射演化之前，是泥盆纪布拉格期首次发现的三维保存的肺鱼头骨化石，头骨仅长25毫米，却蕴含着丰富的演化信息。

借助高精度CT扫描与三维重建技术，研究团队观察到一系列关键形态特征：其腭骨形态与北美顶嵴鱼相似，布满小型锥形齿突，后部存在光滑区域；同时保留了希望奇异鱼的原始特征，如上唇具牙齿、松果体区域隆起明显。

最为关键的是，云南古嵴鱼的腭方骨与脑颅呈现部分融合状态，正处于从原始肉鳍鱼类“双接型”向真肺鱼类典型“自接型”头骨演化的过渡阶段，完美契合真肺鱼类基部的演化位置。

系统发育分析结果显示，云南古嵴鱼确实位于真肺鱼类演化树的基部。结合年代测定数据，团队提出核心结论：从最原始的希望奇异鱼到真肺鱼类的分化，仅发生在约400万年的时间里（4.16亿-4.12亿年前），证实了早期肺鱼曾经历快速辐射演化的科学认知。

该成果不仅填补了肺鱼的关键演化空白，也使科研团队得以首次明确提出“真肺鱼类”的清晰定义——特指除最原始的希望奇异鱼之外的所有肺鱼类群，其关键鉴别特征包括自接型头骨、发达的脑颅肌脊、缺失前上颌骨、颌部具较大比例收肌窝、后鼻孔位于口后缘等。这一界定为肺鱼演化研究建立了重要的分类标准。

此外，云南古嵴鱼的发现还带来了重要的古地理研究线索。其形态与北美早泥盆世真肺鱼的高度相似性，提示4.1亿年前华南板块与北美板块可能存在陆地连接或近距离分布，为肺鱼共同祖先的跨洋扩散提供了地理条件。这一推断与同期其他鱼类化石的分布规律相吻合，为重建早泥盆世全球古地理格局提供了关键的生物证据。

来源：中国青年报