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古老輻鰭魚展現「第二套牙齒」改寫魚類進食演化史

英國伯明罕大學的研究團隊近日公布一項驚人發現:在英國斯塔福郡的石炭紀岩層中,他們找到了一條距今約3.1億年的輻鰭魚化石——Platysomus parvulus,這條魚展現了目前已知最早的「舌咬」構造,也就是深藏口腔內的一組額外牙齒,能幫助牠壓碎和咀嚼堅硬獵物。

現代多數魚類仰賴上下顎進食,但有些物種則演化出第二組「舌咬牙」,如同額外的下顎。這種咬合方式讓魚類能處理更廣泛的食物來源,例如堅硬的貝殼或昆蟲。研究顯示,過去最早的舌咬魚紀錄比這次的新發現要晚至少1.5億年,因此Platysomus提供了魚類演化史上極為關鍵的線索。

科學家利用高解析度CT掃描重建了化石的內部構造,發現牠口腔上方與鰓骨架上方都排列著牙板,形成上下對咬的機制,能將獵物牢牢固定並壓碎。下方牙板由多部分組成,上方則是狹長單層尖齒,顯示這是一種過渡性設計,比後來更進化的「完全舌咬魚」簡單,卻已展現新功能。

如同額外的下顎 能收集更廣泛的食物

圖展示了古生代到中生代輻鰭魚類演化出「舌咬機制」的關鍵過程。左到右依序是 Platysomus parvulus、”Platysomus” schultzei 和 Bobasatrania groenlandica,不同顏色代表不同骨骼和齒板部位(如黃色為鰓齒板、淺紫色為上齒板、深紫色為副蝶骨)。研究利用斷層掃描重建牙齒排列,顯示早期 Platysomus 具有多片化的下齒板與單層尖牙,屬於舌咬演化的初期階段;到中間的 “Platysomus” schultzei,齒板開始鞏固並擴展;最右的 Bobasatrania 則發展出更複雜的齒板排列與無齒的頜骨,完全依靠舌咬系統咬碎食物。這條演化路徑顯示,魚類在泥盆紀大滅絕後快速實驗不同進食方式,最終形成現代魚類多樣化的咬合與進食策略。圖/《生物學報》

研究作者吉爾斯教授指出,這項發現幫助解釋了泥盆紀末大滅絕後,魚類如何快速多樣化。當時許多物種消失,存活下來的輻鰭魚開始嘗試新的體型與進食方式,舌咬就是其中一種創新。美國路易斯維爾大學的科爾曼博士補充,Platysomus像是連結早期單純顎咬魚與後來高度依賴舌咬系統魚類的缺失環節。

這項研究不僅揭示魚類在3億年前的演化實驗,也讓人理解現代鱒魚、骨鱗魚等物種如何繼承這項機制,證明舌咬是一種極具適應價值的工具。正如密西根大學的佛里德曼教授所言:「這條魚代表了一個關鍵演化步驟,幫助我們拼湊出古代生態系的運作方式,以及現代魚類族群的起源。」

這次發現讓人看見生物演化的靈活與創新,提醒我們現今魚類多樣的進食方式,其根源可追溯至3億多年前的「實驗性魚類」。

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http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Joschua Knüppe(CC BY 4.0

圖片來源bioRxiv(CC BY 4.0

參考論文:
1、Tongue bite apparatus highlights functional innovation in a 310-million-year-old ray-finned fish

bioRxiv

延伸閱讀:
1、澳洲海域曾棲息古怪「哺乳齒鯨」 最小化石鯨現身維多利亞

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