《科学》：3.8亿年前的心脏，揭示生命演化历史

▎药明康德内容团队编辑

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一颗3.8亿年前的心脏，可以告诉我们什么？在一篇近期的《科学》论文中，由澳大利亚科廷大学领导的研究团队借助最新的研究工具，从一枚有颌鱼化石中揭示了清晰的心脏、胃、肠道和肝脏三维结构。这一发现为理解脊椎动物的演化提供了重要线索。

当远古的动植物死去，在合适的条件下，土壤中的遗骸被其他矿物替代，经过长期的变化形成化石——我们了解过去的重要窗口。不过，通常情况下保存至今的化石都已经被压扁，只能留下二维形态。

而在最新研究中，研究团队从西澳大利亚找到了一枚罕见地保留了三维形态的节甲鱼类（arthrodires）化石。领导这项研究的Kate Trinajstic教授表示，远古动物的软组织很少能得到保存，更不用说以三维的形式保存下来自3.8亿年前的心脏化石。

▲这枚节甲鱼化石保存了心脏等器官的三维形态（图片来源：Yasmine Phillips, Curtin University）

节甲鱼在分类学上属于盾皮鱼类（placoderms），是一种原始的有颌鱼。我们知道，颌的出现是脊椎动物演化的一个重要转变，使得它们拥有更高的呼吸与捕食效率。而这些早期有颌鱼的器官形态，可以帮助科学家追溯这段关键的演化故事。

由于这枚化石嵌在石灰岩结核中，为了不破坏化石结构，研究团队使用中子束和同步辐射源X射线，对结核中的样本进行了扫描，并基于其中不同矿物的密度差异，构建其器官的三维图像。

▲节甲鱼化石心脏所在位置的模拟动画（视频来源：Alice Clement）

这项研究首次展示了节甲鱼心脏的三维模型，其由两个心室组成、较小的心室位居上方。研究还使得科学家首次看清原始有颌鱼的所有主要器官。Trinajstic教授指出，令他们意外的是，这些特征与今天的器官有着巨大的差异。

一个重要的差异在于，它们的肝脏很大，就如同今天的鲨鱼，成为它们的“浮力器官”。此外，这些节甲鱼的肺部也说明了重要的演化：今天一些硬骨鱼的肺是由鱼鳔演化来的，但作者在已灭绝的盾皮鱼身上并没有发现这样的证据，说明硬骨鱼的特征是此后独立演化出的。

Trinajstic教授指出，这项突破有着重大意义：“人们常常认为，演化是由一系列小的进展组成的，但此次的远古化石表明，从无颌到有颌脊椎动物出现了一次巨大飞跃。”

参考资料：

[1] Kate Trinajstic, Exceptional preservation of organs in Devonian placoderms from the Gogo lagerstätte, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abf3289

[2] New Curtin-led research discovers the heart of our evolution. Retrieved September 15, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/964491