發(fā)現(xiàn)4.1億年前的“魚”！山東科技大學(xué)校友蓋志琨講述與“古魚”不解之緣

探秘史前世界的“古魚雷達(dá)”發(fā)現(xiàn)九尾狐甲魚、探尋史前古海洋……

山東科技大學(xué)1998級(jí)校友蓋志琨講述與“古魚”不解之緣

你相信人是由魚演變而來(lái)嗎？你能想象出4.38億年前的長(zhǎng)江流域附近曾有一片“古海洋”？你想知道數(shù)億年前的神秘古魚都長(zhǎng)什么樣？發(fā)掘自然起源，探尋人類演變，一直是全球多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)家們孜孜以求的探究方向。近日，山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院1998級(jí)校友，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員蓋志琨剛剛發(fā)現(xiàn)了距今約4.1億年前（早泥盆世布拉格期）廣西古魚類特異埋藏生物群中盔甲魚類新屬種——“九尾狐甲魚”。該成果被公布后，備受全球古生物學(xué)家關(guān)注，這是目前發(fā)現(xiàn)的世界首個(gè)完整保存尾鰭的盔甲魚類化石。今天是五四青年節(jié)，許許多多與蓋志琨一樣的高校青年科研人常年深耕科研一線。他們追溯人類發(fā)展，開(kāi)拓科技步伐，為人類認(rèn)知世界解鎖了無(wú)限神秘。就讓我們一起走進(jìn)他們的世界，傾聽(tīng)青年科研人的奮斗故事。

發(fā)現(xiàn)4.1億年前的“魚”

剛剛過(guò)去的4月，記者從中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所獲悉，山東科技大學(xué)校友蓋志琨教授及團(tuán)隊(duì)在距今約4.1億年前（早泥盆世布拉格期）廣西古魚類特異埋藏生物群中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)盔甲魚類新屬種“九尾狐甲魚”。這是目前發(fā)現(xiàn)的世界首個(gè)完整保存尾鰭的盔甲魚類化石。

“這一新屬種的尾鰭具有9個(gè)手指狀分叉，所以將其命名為‘九尾狐甲魚’?！鄙w志琨介紹，我國(guó)最早發(fā)現(xiàn)盔甲魚類化石可以追溯到1913年。但由于盔甲魚類的身體主要由軟骨和零散鱗片組成，很難完整保存為化石。因此，其頭后身體解剖難題在過(guò)去100多年里都沒(méi)有解決。直到2022年，“重慶特異埋藏化石庫(kù)”中發(fā)現(xiàn)的靈動(dòng)土家魚首次揭示了盔甲魚類身體的全貌，但仍缺失尾鰭細(xì)節(jié)。此次發(fā)現(xiàn)的九尾狐甲魚，補(bǔ)上了最后一塊拼圖，揭開(kāi)了盔甲魚類尾巴的神秘面紗。

九尾狐甲魚生態(tài)復(fù)原圖。

“此次發(fā)現(xiàn)的九尾狐甲魚長(zhǎng)約10厘米，身體和頭甲長(zhǎng)度均約5厘米，全身覆蓋細(xì)小的菱形鱗片，并呈現(xiàn)有規(guī)律的、傾斜排列的鱗列。除了擁有盔甲魚類典型的下歪尾，其尾鰭還具有9個(gè)手指狀分叉，是原始的叉形尾，上面覆蓋有整齊排列的鱗質(zhì)鰭條，表明鰭條之下有強(qiáng)壯的輻狀肌附著?！鄙w志琨表示，魚類尾鰭的面積和形狀被認(rèn)為是檢驗(yàn)魚類游泳能力的關(guān)鍵指標(biāo)。其實(shí)，該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不是蓋志琨探尋古生物世界收獲的第一項(xiàng)成果。他就像一臺(tái)“古魚雷達(dá)”，能不斷探尋遺落掩蓋在滄海桑田下的史前遺跡。此前幾年，他曾在云南曲靖“古魚王國(guó)”發(fā)現(xiàn)了一種生活在4.1億年前早泥盆世的小魚——長(zhǎng)吻三歧魚；還有4.1億年前最原始鴨吻魚類。去年7月，蓋志琨還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在云南楚雄彝族自治州東北部武定縣中泥盆世艾菲爾期（大約3.9億年前）?？诮M中，發(fā)現(xiàn)了多鰓魚類化石——東方魚。此外，2021年蓋志琨還曾首次發(fā)現(xiàn)2.9億年前的史前巨鯊——瓣齒鯊。

通過(guò)化石發(fā)現(xiàn)史前古海洋

通過(guò)對(duì)一系列古魚類化石開(kāi)展深入研究，去年4月，蓋世琨和團(tuán)隊(duì)在江西武寧縣志留紀(jì)地層中，首次發(fā)現(xiàn)距今約4.38億年的兩個(gè)盔甲魚類化石新屬種——“俊卿清水魚”和“刺猬安吉魚”，這一發(fā)現(xiàn)促使他們對(duì)該地區(qū)展開(kāi)地毯式搜索。在2002年至今長(zhǎng)達(dá)20多年的時(shí)間里，蓋志琨團(tuán)隊(duì)在全國(guó)10多個(gè)省近50個(gè)縣的地域內(nèi)先后開(kāi)展了大量的野外考察，也曾發(fā)現(xiàn)了盔甲魚類化石，而盔甲魚是我國(guó)志留系淺水海相紅層中的常見(jiàn)分子。這些豐富的證據(jù)足以證明，大約在4.38億年前，我們國(guó)家整個(gè)以長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯膹V大地區(qū)，曾是一片淺海。

“該海域被進(jìn)一步分為上、下?lián)P子海，兩者通過(guò)一狹長(zhǎng)的水道相連?！鄙w志琨表示，從種種遺留下來(lái)的化石依據(jù)推斷，今天遠(yuǎn)在4000公里之外的塔里木盆地并不在現(xiàn)在的位置，而是與我國(guó)的華南板塊相連，因此兩地的古魚類面貌非常相似。而古生物化石證據(jù)在證明大陸漂移假說(shuō)的過(guò)程中起了非常關(guān)鍵的作用?！翱佐~是一類營(yíng)底棲濾食性生活的魚類，主要生活環(huán)境為靠近古陸邊緣的淺海地帶，根據(jù)現(xiàn)有化石記錄，特列奇期早期的魚類化石總體上沿華夏古陸和滇黔古陸的北緣分布，進(jìn)一步印證了在4.38億年前的志留紀(jì)早期，我國(guó)以長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯膹V大地區(qū)曾是一片廣闊的海洋——揚(yáng)子海?！?/p>

提出人類起源新理論

探究人類起源，一直是全球各領(lǐng)域科學(xué)家們孜孜以求的方向。人們一直相信，人類是從猿類演變而來(lái)，而蓋志琨通過(guò)在古生物領(lǐng)域的深耕探究，提出了另一個(gè)更有科學(xué)依據(jù)的理論。去年，蓋志琨研究團(tuán)隊(duì)首次揭示人類的中耳曾經(jīng)是魚類用來(lái)呼吸的鰓?！叭祟愔卸ü哪な摇鲗?dǎo)聲音的3塊聽(tīng)小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人類擁有靈敏聽(tīng)覺(jué)的秘訣所在?！鄙w志琨說(shuō)，目前已經(jīng)有充分胚胎和化石證據(jù)證明，人類的中耳是從魚類的噴水孔演化而來(lái)。

長(zhǎng)吻三歧魚化石。

2002年起，蓋志琨團(tuán)隊(duì)在浙江長(zhǎng)興距今4.38億年前的志留紀(jì)早期海相紅層中開(kāi)展野外工作，并在這里找到了一種最為原始的真盔甲魚化石，后來(lái)把它命名為曙魚。2006年，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用三維重建軟件對(duì)曙魚的腦顱進(jìn)行三維虛擬復(fù)原，在只有指甲大小的腦顱里，幾乎重現(xiàn)了曙魚所有腦區(qū)、感覺(jué)器官及頭部神經(jīng)與血管的通道。通過(guò)對(duì)曙魚腦顱三維虛擬模型的深入研究發(fā)現(xiàn)，盔甲魚類的鰓弓跟腦顱愈合成一個(gè)主要起防護(hù)作用的頭甲，并發(fā)現(xiàn)了眼睛之后的第一鰓囊?！半m然發(fā)現(xiàn)了鰓囊，但是要想證明它是一個(gè)具有正常呼吸功能的鰓，還缺少整個(gè)證據(jù)鏈條中的最后一環(huán)，即找到在該鰓囊中存在鰓絲的化石證據(jù)?！睘榱双@取最關(guān)鍵的化石證據(jù)，蓋志琨帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又來(lái)到云南曲靖早泥盆世地層開(kāi)展了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的野外發(fā)掘工作。2017年，經(jīng)過(guò)研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)不懈的努力，終于在曲靖面店水庫(kù)附近西山村組深灰色粉砂巖中，首次采集到了在第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚的化石，進(jìn)一步證明了盔甲魚的第一鰓囊是具有正常呼吸功能的鰓，從而為脊椎動(dòng)物噴水孔的起源提供了最為確切的解剖證據(jù)和化石證據(jù)。

／幕后 ／

每天凌晨4點(diǎn)上崗

沉迷化石已11年

在古生物研究領(lǐng)域，蓋志琨憑借自己的努力，逐步取得了一些成果。但他謙虛地將功勞歸于好運(yùn)。2012年蓋志琨學(xué)成歸國(guó)后，除野外科考之外，他幾乎每天都會(huì)在凌晨4點(diǎn)走進(jìn)辦公室，一頭扎進(jìn)4億年前的古魚類化石里，一絲不茍地在這些化石中間尋找著生命演化的蛛絲馬跡。

1978年，出生于山東省招遠(yuǎn)市的蓋志琨家境并不富裕，小小年紀(jì)的他就立志要發(fā)奮讀書改變命運(yùn)。1998年考入山東礦業(yè)學(xué)院（現(xiàn)山東科技大學(xué)），2002年考入中科院古脊椎所攻讀碩士學(xué)位，開(kāi)始從事中國(guó)的盔甲魚類研究。陰差陽(yáng)錯(cuò)地與盔甲魚結(jié)緣，起初他還不清楚自己對(duì)這個(gè)領(lǐng)域是不是有興趣，但他始終堅(jiān)信一個(gè)簡(jiǎn)單的道理——你要先把事情做到極致，才能談是不是有興趣。

奔波在野外科考的蓋志琨。

在盔甲魚類的演變史中，該類化石絕大部分發(fā)現(xiàn)于中國(guó)，因此中國(guó)在解決一些重大的演化問(wèn)題上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。然而，與歐美的骨甲魚類相比，中國(guó)盔甲魚類研究比西方整整晚了半個(gè)世紀(jì)。蓋志琨在接手盔甲魚研究的時(shí)候，雖然當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了五六十種盔甲魚類，但他依然面臨兩大歷史遺留的世紀(jì)難題，即盔甲魚類的腦顱內(nèi)部解剖和頭后身體解剖。為了解決這一難題，蓋志琨每年都獨(dú)自一人前往浙江長(zhǎng)興一帶尋找化石，在那里一待就是幾個(gè)月。“對(duì)古生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，野外就是你最大的實(shí)驗(yàn)室，像搞物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)一樣，要面臨許多次失敗，但只要不輕言放棄，持之以恒地做下去，總有一天你會(huì)有收獲！”在過(guò)去11年里，蓋志琨帶領(lǐng)年輕團(tuán)隊(duì)風(fēng)餐露宿進(jìn)行野外科考，南至海南保亭，西至西藏阿里無(wú)人區(qū)，東至浙江長(zhǎng)興，西北至新疆阿勒泰，東北至黑龍江雙鴨山，西南至中越邊境，積累了大量早期魚類的化石材料。（觀海新聞/青島早報(bào)記者 鐘尚蕾 圖片均由受訪者提供）