研究人员重新检查了腔棘鱼（一种有4亿年历史的鱼类）的头骨肌肉，发现许多解剖结构此前都被误认了。
腔棘鱼常被称为“活化石”，其解剖结构在6500多万年来一直保持相似。腔棘鱼是科学史上研究得最广泛的鱼类之一，但它仍然藏着能够极大重塑我们对脊椎动物进化认知的秘密。巴西圣保罗大学（USP）和美国史密森尼学会的研究人员在《科学进展》上发表的一项新研究为这一古老物种带来了新见解。
通过对非洲肺鱼（Latimeria chalumnae）头骨肌肉的仔细分析，研究小组发现，先前报道的主要脊椎动物群体肌肉进化的变化中，仅有13%是准确的。相比之下，他们发现了9种先前未曾认识到的变化，这些变化与这些动物的进食和呼吸方式的关键发育有关。
“最终我们发现，有鳞鱼与软骨鱼类（鲨鱼、鳐鱼和嵌合体）和四足动物（鸟类、哺乳动物、两栖动物和爬行动物）的相似程度甚至超乎我们之前的想象。而且与构成现存脊椎动物一半的辐鳍鱼类相比，有鳞鱼的特征更为鲜明，”由圣保罗大学动物学博物馆（MZ）的教授阿莱西奥·达托沃领导、并由圣保罗研究基金会（FAPESP）提供支持的本项研究得出如上结论。
其中一项最重要的修正是对某些软组织结构的错误识别。曾经被认为是扩张口咽腔（即连接口腔和喉咙的区域）的肌肉，结果证明是韧带。韧带不像肌肉那样可以收缩，这意味着先前关于腔棘鱼进食和呼吸机制的推测很可能是错误的。
大约4.2亿年前，辐鳍鱼（硬骨鱼）和肉鳍鱼（肉鳍鱼）从共同的祖先分化而来。因为肉鳍鱼是从水生祖先进化而来的，所以其包括腔棘鱼、肺鱼以及所有其他四足动物。这些四足动物包括哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物。
在硬骨鱼类（如锦鲤）中，很容易观察到它们的嘴巴是如何移动以吸食食物的。这种能力使硬骨鱼获得了重要的进化优势；如今，它们约占所有现存脊椎动物的一半。
这与腔棘鱼和鲨鱼等其他主要通过撕咬猎物来捕食的鱼类有着根本的区别。
“在先前的研究中，人们认为这种能够增强吸力的肌肉群也存在于腔棘鱼体内，因此这种肌肉群是在硬骨脊椎动物的共同祖先体内进化而来的，但我们现在的研究表明事实并非如此。这种肌肉群至少在3000万年后才出现，是在现生辐鳍鱼类的共同祖先体内进化而来的”，达托沃指出。
幕后
腔棘鱼是一种极其罕见的鱼类，生活在水面以下约300米的水域，终日藏身于水下洞穴之中。
自恐龙灭绝以来，它们变化如此之小的一个原因是它们的天敌很少，生活在一个相对受保护的环境中。2013年发表在《自然》杂志上的一项研究表明，这导致了它们基因组的缓慢变化。
腔棘鱼最初仅为人所知是源自约4亿年前的化石。直到1938年，人们才发现活体腔棘鱼，这让科学家们大为震惊。1999年，在亚洲水域发现了另一种腔棘鱼（拉蒂迈鱼）。
由于博物馆中标本数量稀少，圣保罗大学 (USP) 和史密森尼学会国家自然历史博物馆的研究人员不得不坚持不懈地寻找一家愿意出借动物以供解剖的机构。
位于美国的芝加哥菲尔德自然历史博物馆和弗吉尼亚海洋科学研究所最终同意各出借一个标本。据达托沃称，文章的合著者G·大卫·约翰逊在促成此次出借方面功不可没。
据达托夫（Datovo）所言，约翰逊（Johnson）出生于1945年，是“当时最伟大的鱼类解剖学家”。2024年11月，该研究尚处于评审阶段时，约翰逊在一场家庭意外中不幸离世。
贡献
达托沃（Datovo）说：“与人们的想法相反，只要操作得当，解剖样本并不意味着毁坏样本。”
这位研究人员从事此类研究已超过20年，他花了六个月的时间来分离腔棘鱼的肌肉和头骨。这些结构现已被保存下来，可供其他科学家单独研究，从而无需再解剖新的腔棘鱼。
亲眼目睹每一块肌肉和每一条神经，使得作者能够确切地辨别出腔棘鱼头部实际存在的结构，指出那些先前未被描述过的结构，并纠正70多年来科学文献中反复出现的错误。
“相关文献中存在许多矛盾之处。当我们最终得以检查这些标本时，发现的错误比我们想象的多得多。例如，被描述为肌肉的 11 个结构实际上是韧带或其他类型的结缔组织。这对口腔功能和呼吸有着重大影响，因为肌肉可以驱动运动，而韧带只能传导运动，”他解释道。
由于腔棘鱼在脊椎动物生命树中所处的位置，这一发现影响了我们对所有其他大型脊椎动物群体颅骨演化的理解。
有了这些信息，研究人员使用了其他鱼类（包括已灭绝的和现存的）头骨的三维显微断层扫描图像。当其他研究鱼类解剖结构的研究人员进行三维扫描时，就可以得到这些图像。
根据其他已完全灭绝的鱼类头骨图像，达托沃（Datovo）和约翰逊（Johnson）能够推断出腔棘鱼体内肌肉的位置，从而阐明这些肌肉在有颌脊椎动物中的进化过程。在未来的工作中，达托沃打算分析这些肌肉与两栖动物和爬行动物等四足动物肌肉的相似之处。
参考文献：阿莱西奥·达托沃 (Aléssio Datovo) 和 G·大卫·约翰逊 (G. David Johnson) 撰写的“腔棘鱼揭示了有颌脊椎动物颅肌的深远演化”，发表于 2025 年 4 月 30 日，《科学进展》。数字对象唯一标识符：10.1126/sciadv.adt1576
资金资助：圣保罗研究基金会
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