地球是一個奇蹟

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從重慶秀山到雲南曲靖，科學家在億年岩層中，找到了人類最遙遠的"家譜"。｜製作：中國科學院古脊椎所擬石古生物可視化實驗室

“像一條曬乾的銀魚。”

“像一個壓扁的剁椒魚頭！”

這是兩位中國古生物學家，對各自研究的化石標本的描述。

一條不足三釐米，被壓成薄片，沉睡在重慶秀山四億三千萬年前的岩層中；另一個近四十釐米的巨大頭顱，立體地封存於雲南曲靖四億兩千萬年前的石頭裏。它們是目前人類所知最古老的硬骨魚化石——而硬骨魚，正是包括我們人類在內的所有陸地脊椎動物最遙遠的祖先。

2026年3月，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊，以封面文章的形式，在《自然》（Nature）雜誌同期背靠背發表兩篇論文，報道了這兩件化石的研究成果。論文揭示了硬骨魚類起源階段前所未知的形態細節，填補了“從魚到人”演化鏈條上一段關鍵的空白。

這是一個跨越四億年時光的故事。

爲什麼是硬骨魚？

在脊椎動物的生命之樹上，硬骨魚類佔據着極爲特殊的位置。它們現存的兩大支系——輻鰭魚類和肉鰭魚類——分別征服了水域和陸地。

輻鰭魚類演化出超過三萬個物種，從八千米深海到季節乾涸的水塘，幾乎佔據了地球上所有水域生態位，我們在菜市場、水族箱和釣魚中遇到的絕大多數魚類都屬於這一支系。

而肉鰭魚類雖然在水中已經式微，僅存兩種空棘魚和六種肺魚，但它們中的一支在泥盆紀登上陸地，演化出四足動物——從青蛙到恐龍，從貓狗到人類。

換言之，硬骨魚類構成了脊椎動物演化的主幹。理解它們的起源，就是理解我們自身的來處。

然而，在輻鰭魚類與肉鰭魚類分化之前，最原始的硬骨魚究竟是什麼模樣？這個問題困擾了古生物學界超過半個世紀。

過去的化石記錄中，可能屬於早期硬骨魚的材料大多隻是零散的牙齒、鱗片和棘刺碎片，完整的身體信息幾乎爲零。

科學家們只能依靠這些“隻言片語”進行推測：由於早期化石記錄中肉鰭魚類遠多於輻鰭魚類，許多人推測，硬骨魚的祖先形態更接近粗壯的肉鰭魚，而我們熟悉的流線型輻鰭魚體形是後來才演化出來的。

直到中國的兩處化石產地——重慶秀山和雲南曲靖——給出了各自的答案。

製圖：李泓錤

“伊甸園”：重慶秀山生物羣

重慶秀山，地處渝、湘、黔三省交界，武陵山深處。這裏有一座大桌狀山，名叫川河蓋。2019年，川河蓋新修了一條盤山公路，當地人稱“四十五道拐”——從山腳到山頂，公路要拐四十五次。

朱敏人在北京，通過衛星地圖發現了這條新路。新路意味着新的岩層剖面暴露，他立即通知了在重慶的團隊成員。團隊沿着山路，從山腳開始，一路攀爬一路敲擊巖壁。那是重慶的九月，“秋老虎”正凶，陽光下站三分鐘就可能讓人眼花。一羣人拿着地質錘，在陡峭的山路上一路向上。

到第三十八道拐時，朱敏的博士後李強在嬉戲中一腳踩進路旁的排水溝，發現溝裏一塊落石上似乎有魚的痕跡。就是這個看似偶然的發現，正式揭開了重慶特異埋藏生物羣的序幕。

重慶生物羣的地層屬於志留紀早期，距今約四億三千萬餘年。據科學推演，有頜魚類（即長有“下巴”的魚類）的起源不晚於四億五千萬年前。

然而在此之前，全世界範圍內從未找到過志留紀早期完整的有頜脊椎動物化石。由於化石記錄的空白，有頜魚類在誕生後最初幾千萬年裏，一直是一羣漂浮在理論中的“幽靈”。

2022年，朱敏團隊在《自然》雜誌同期發表四篇論文，報道了重慶生物羣中一批前所未見的志留紀早期有頜魚類，包括屬於盾皮魚類的“奇蹟秀山魚”，以及世界上已知最早、保存最完好的軟骨魚類化石“蠕紋沈氏棘魚”。這些發現引發了學界的集體震驚——那些“理論上存在”的魚，終於在秀山被找到了。

在距今四億多年前的志留紀，那些只有幾釐米長的小魚，在秀山這片古老的海域出現、繁衍、擴散。在我看來，秀山化石點的意義，就好像古魚乃至恐龍，以及包括我們人類在內的所有現今陸地脊椎生物的“伊甸園”，或者說是生命演化的盤古開天闢地之處。

但一個關鍵的問題始終懸而未決：這個“伊甸園”裏，有沒有硬骨魚？軟骨魚的“姊妹”——那個真正通向人類的譜系——是否也曾在這裏出現過？

“曬乾的銀魚”：最早的硬骨魚

時隔三年，答案揭曉。

經過數年不間斷的發掘，團隊在2022年從重慶生物羣中發現了一塊珍貴的化石。它保存了一條頭尾完整的硬骨魚，體長不足三釐米，被壓成扁平的薄片，看起來就像一條曬乾的銀魚乾。

這條魚被命名爲“重慶始骨魚”（Eosteus chongqingensis）。它是世界上已知最早的硬骨魚化石，甚至早於任何已知的硬骨魚類微體化石。

“我們在重慶生物羣找到數千條無頜類、幾百條盔甲魚，但是完整的早期硬骨魚，只找到這一條。”始骨魚論文的第一作者、中國科學院古脊椎與古人類研究所研究員朱幼安如此感慨。

讓朱幼安更爲驚訝的是始骨魚的形態。這條小魚身體呈流線形，只有一個位置靠後的背鰭，尾鰭向上揚起，尾鰭背面有一列棘鱗——這些都是典型的輻鰭魚類特徵。換句話說，人類和魚的共同祖先，長得更像如今菜市場裏常見的魚的模樣，而非科學家此前猜測的那種粗壯的肉鰭魚形態。

“沒想到，人和魚的祖先，居然長得更像魚的樣子。”朱幼安語氣裏有些感慨。

但始骨魚也絕非簡單的輻鰭魚。它保留了許多原始特徵：鰭膜上覆蓋着排列整齊的微小鱗片，這與盾皮魚類和早期軟骨魚類相似；軀幹背中線有四塊連續的大骨板；胸鰭、背鰭和臀鰭前還長有發達的棘刺，其中臀鰭棘此前僅在軟骨魚和盾皮魚中發現過，這是首次在硬骨魚中出現。它是一種兼具原始和進步特徵的“鑲嵌演化”生物——如同一塊活生生的拼圖，把不同時代的特徵糅合在一起。

朱幼安用了一個精妙的比喻：“這件化石就像一塊羅塞塔石碑。過去發現的那些化石碎片，是分散在世界各地的零散字符，單獨很難解讀。但有了一塊完整的碑，好多字寫在上面，就可以破譯了。這條魚也把我們過去找到的零散研究整合起來了。”

“剁椒魚頭”：志留紀的海洋霸主

如果說始骨魚展示了最早硬骨魚的“全身照”，那麼在一千多公里之外的雲南曲靖，另一件化石則提供了早期硬骨魚前所未有的“頭部特寫”。

曲靖位於雲南省東部，緊鄰省會昆明。這裏羣山環抱，山間谷地被當地人稱爲“壩子”。在約四億兩千萬年至三億八千萬年前，這片如今的高原壩子曾是位於赤道附近的溫暖海灣，水體平靜，爲魚類的生存創造了理想條件。這樣的環境也使得舉世罕見的古魚化石得以保存。

曲靖作爲古魚化石產地的歷史可以追溯到1911年。中國地質科學奠基人丁文江在曲靖玉龍寺附近的地層中採到魚化石，成爲中國科學家發現曲靖“古魚王國”的起點。

此後一代代古生物學家在此接力研究。20世紀80年代，張彌曼院士對發掘於此的楊氏魚化石進行了開創性研究，用“連續磨片法”將不足三釐米的化石磨掉極薄的一層，在顯微鏡下畫出切面圖，從頭到尾畫了五百四十多張圖，再用石蠟和蜂蠟製作拓片，最終拼裝出二十倍等比例放大的模型。她的研究證明楊氏魚沒有內鼻孔，在國際古生物學界引發巨大震動，促使學術界將研究焦點轉向了中國。

朱敏正是張彌曼的學生。他的博士論文化石便取自曲靖。2007年起，他的團隊在曲靖志留紀晚期（距今約四億兩千五百萬年）的關底組地層中發現了大量有頜魚類化石，其中包括夢幻鬼魚——最古老的完整肉鰭魚化石。而與鬼魚差不多同期發現的，還有一些碩大的硬骨魚下頜，其中最大的接近二十釐米，推測整條魚全長可達一米多，是志留紀最大的脊椎動物。根據下頜上圓鈍的齒槽形態，這條魚被命名爲“鈍齒宏頜魚”（Megamastax amblyodus）。

2015年，更震撼的發現來了。團隊在同一層位的其他點位，找到一塊保存極其完整的大型魚類頭部化石，尺寸近四十釐米，包括顱頂甲、頰部、頜骨、鰓蓋、內顱在內的幾乎完整頭部。下頜形態確認，這正是之前發現的鈍齒宏頜魚。

“你可以把它想成剁椒魚頭被壓平的樣子。”該論文第一作者、中科院古脊椎與古人類研究所研究員盧靜如此形容。

但從發現到發表，這件化石的研究歷時近十年。即使經過最高精度的化石清修，許多信息仍深藏在化石內部。由於標本較大、較爲平扁、圍巖緻密，傳統CT成像技術難以有效解析其內部結構。

直到2020年後，隨着高分辨率CT成像與三維可視化技術的突破，研究團隊才首次獲得可用於系統解析的數據。此後，科研人員進行了許多次反覆掃描、參數調整與三維重建驗證，在一套三千多張切片的掃描數據基礎上，掃了十幾套不同參數的數據，最終成功呈現出目前已知最爲完整、可靠的硬骨魚類幹羣三維腦顱結構。

兩個世紀的謎團

宏頜魚頭顱的復原揭示了一系列驚人的細節。

研究發現，宏頜魚的頭骨形態、能夠脫落的牙齒和頭後部額外肩胛骨的存在，都是典型的硬骨魚特徵。但它也擁有不少原始特徵：背主動脈的走向與軟骨魚類相似；寬闊的、向口內卷的前上頜骨以及腦顱延長的垂體後區，則與更爲原始的全頜盾皮魚類十分相似。這說明宏頜魚處於一個極爲關鍵的演化節點——它既保留着來自遠祖的古老特徵，又已經具備了硬骨魚的核心構造。

最有意思的發現，來自它的牙齒。CT數據揭示，宏頜魚的牙齒排列成內、外兩列。外齒列位於邊緣的齒骨上，與典型硬骨魚類相似；而內齒列的構造令人驚歎——那些之前被認爲是圓鈍大牙的突起，其實只是基座，上面扣着一種形如針墊的圓形骨片，密佈尖銳的牙齒。

這種“齒墊”早在十九世紀就在瑞典波羅的海沿岸的志留紀地層中被發現過。兩個世紀以來，科學家對它們的歸屬和功能爭論不休，始終無法確定它們屬於哪類魚。直到宏頜魚這件完整的頭顱化石出現，謎底終於揭曉：齒墊是早期硬骨魚類的原始齒列特徵，是一種此前未曾在任何其他魚類中發現過的牙齒着生方式。

製圖：巨淇

復原後的宏頜魚，上下頜的齒墊交錯排列。當它咬合時，上下牙緊密嵌合，口中的獵物便無法逃脫。以一米多長的體型和這樣的“捕獵利器”，宏頜魚毫無疑問是四億多年前志留紀海洋中的霸主。

系統發育分析確定地顯示，宏頜魚屬於輻鰭魚類與肉鰭魚類分化之前的硬骨魚類幹羣。這也意味着，波羅的海發現的齒墊化石屬於類似的早期硬骨魚類——到志留紀晚期，這些原始硬骨魚已經擴散到全球。

揮錘人的世界

在這些登上《自然》封面的論文背後，是一種外人很難想象的工作方式。

湘西八面山，與秀山的川河蓋屬於同一套地層。一個細雨濛濛的日子，朱敏帶領重慶古生物研究院的團隊來此“探路”。“我們出野外反而喜歡這種雨，”他說，“下雨以後，化石更明顯。”

車穿過山頂平臺，行駛在一條很久沒有修整的路上，經過一個名叫“天堂”的村子後抵達終點。隊員們從車上取出地質錘和採樣袋，一回頭，朱敏已經不見了——他沿着路快步上坡，去往更前方。他是探路者。

在一個新開的採石場，山體被挖出一個巨大的凹槽，新鮮的黝黑剖面露出千層蛋糕般的岩層，幾條灰色細帶穿插其中。年輕的女隊員張拉“啊”一聲撲過去，踩着碎石堆，用錘子尖頭挑出一小塊灰色層，捧在手心遞向朱敏：“朱老師，這是火山灰吧？”火山灰是確定地質年代的利器——一次劇烈的火山噴發可以形成一個“等時面”，通過測定其中礦物的放射性衰變，就能爲地層提供可靠的時間錨點。

另一側，被隊友戲稱爲“幸運兒”的周政達已經蹲在石堆旁開砸。碎石隨着錘子重重落下而四處飛濺，空氣中瀰漫着硫化物燒焦的氣味。周政達從高中起就癡迷於尋找古生物化石，如今已是三十出頭的“老資歷尋石人”，練就了一雙火眼金睛。

在川河蓋的場景同樣壯觀。距離化石點不遠的山路旁，有一處半個籃球場大小的平臺。初看以爲是天然地形，走近才發現——這整個“平臺”是從化石點挖出的石塊堆出來的，下方三四米深處纔是原始地面。工作人員用鐵鍬把石頭挖進小推車，拖到作業面邊緣，再用錘子一塊一塊從大砸小，仔細觀察斷面中是否有化石殘片。

“我覺得我們在重慶找化石的狀態，有點像傑克·倫敦《黃金谷》中的淘金者，”朱幼安說，“跑到荒無人跡的大山裏，發現一片可能有化石的山，在這裏挖好久，最後只淘到七粒金沙。”

這份“運氣”的背後，是巨大的基礎工作量。朱敏說自己運氣好：“我這輩子，本來覺得能在曲靖發現瀟湘生物羣，已經足夠了。沒想到，又發現了重慶生物羣。”所謂運氣，是在大量的基礎工作之後，纔有可能降臨。那句“機遇總是給有準備的人”，放在他們身上，分外合適。

一代代人的接力

始骨魚的發現並非孤立事件，而是中國古魚研究幾十年接力的最新成果。朱幼安在介紹始骨魚時提到：“這個方向其實從張老師的楊氏魚就開始了。”

張彌曼是朱敏的導師。從她在二十世紀八十年代對楊氏魚的開創性研究，到朱敏在曲靖發現瀟湘生物羣和夢幻鬼魚，再到團隊在秀山發現重慶生物羣和始骨魚，中國古魚研究走過了跨越數十年的接力之路。

如今，這支接力棒正在傳遞給新一代。

盧靜是朱敏二十年前的學生，如今已是國際知名的古魚類研究者。她主導了宏頜魚的CT掃描和三維復原工作，與中國科學院高能所合作對自主研發的CT機器進行升級改造。

“這些機器對我們的研究有很大幫助，現在很多國外團隊也會把化石運來找我們幫忙掃描。”在科研之外，她也在科普領域投入大量精力——曾因爲將一條喫過的胖頭魚重新拼回完整骨骼的視頻在網絡平臺爆火。“我進入古魚研究領域之後，覺得特別有趣，那我就特別希望有更多人知道它們的有趣之處。”

曲靖和秀山的化石點還在繼續發掘，可以保障未來的持續科學產出。曲靖師範學院的團隊已經成熟不少，成立不久的重慶古生物研究院的古魚研究團隊正在茁壯成長，他們都將爲研究我國南方的早期脊椎動物演化“搖籃”貢獻力量。朱敏期待有更好的環境，可以讓更多對古生物有興趣的年輕人可以加入到研究團隊中，爲人類知識大廈添磚加瓦。

2026年初，在摩洛哥舉行的早期脊椎動物國際學術研討會上，學界新設了以張彌曼命名的青年獎項，而盧靜同場獲頒以張彌曼當年在瑞典工作時的導師史天秀命名的獎項。師徒傳承，在國際舞臺上有了一個動人的註腳。

打開一扇又一扇門

鈍齒宏頜魚和重慶始骨魚的發現，大大加深了學界對硬骨魚類早期演化的認識。始骨魚提供了最早硬骨魚頭尾俱全的身體全貌，宏頜魚則呈現了精細、立體、內外兼備的頭部結構。兩者互相印證，首次揭示了人和魚共同祖先的形態——或者說，揭示了現今大多數魚類和包括人類在內的四足動物最近共同祖先的樣貌。

研究表明，早在志留紀早期，硬骨魚類的基本身體外形和構型已經與後來的硬骨魚類非常相似，核心特徵組合在當時就已基本形成，遠比過去證據顯示得更早。始骨魚的流線形身體使其能夠較快速地遊動，而同期的其他魚類多爲底棲的扁平體型——這意味着硬骨魚在早期就演化出了獨特的生態適應策略。

在志留紀長達兩千萬年的時間裏，硬骨魚類從最初的面貌逐步分化出肉鰭魚類和輻鰭魚類，爲它們後續成爲地球上最繁盛的脊椎動物類羣奠定了基礎。而中國，幾乎可以肯定是包括硬骨魚類在內的有頜脊椎動物起源的“搖籃”。

朱幼安曾這樣描述研究的過程：“研究是這樣的，看到熱點一下扎進去，拿一個特別轟動的成果，是一種方式；另一種就是一點點進展，可能會走偏，可能不是你想要的結果，但長時間後回頭看看，哦，我們原來走得這麼遠了。我小時候看央視直播打開金字塔裏的一道門，全場氣氛非常激動，可打開那道門，發現裏面是另一道門。觀衆可能很失望，但研究探索時候，這確實是最正常不過的事情。所以還要繼續做、繼續找、繼續開門。雖然可能開了以後又是一道門，但回頭看看，我們已經畫出了一條金字塔內部迷宮的詳細地圖。”

化石還在等待被發現，問題還在等待被回答。曲靖和秀山的化石點還在繼續發掘，曲靖師範學院的本土團隊已經日漸成熟，成立不久的重慶古生物研究院也在成長。

“這些早期的化石材料，就像一扇一扇我們過去不知道的窗口，”盧靜說得很篤定，“透過這個窗口，我們可以看到過去不了解的演化事實。怎樣把這些信息發掘出來，是我們要一直去堅持做的事情。”

我們當下的每一步，都是從四億年前，從魚到人，一步一步演化而來。化石中封存的，是四億年前活生生的、我們生命的出處。那是真實的“伊甸園”。而探尋這份出處的人們，翻山越嶺，揮錘碎石，一代代接力，將那個遙遠世界的圖景，一點一點鋪展在我們眼前。

這個領域的故事，還在繼續。