对古代鱼类的新分析可能解释肩膀是如何进化的

这项研究中的一个鱼化石的CT扫描。贷方:uux.cn/布拉索先生和卡斯蒂略先生
（神秘的新分析地球uux.cn）据伦敦帝国理工学院：一项对古代鱼类骨骼和肌肉的新分析为动物(包括我们人类)的肩膀如何进化提供了新线索。
肩带——人类支持手臂运动的释肩骨骼和肌肉结构——是进化“新奇”的经典例子。这是膀何一个新的解剖学特征出现的地方，没有任何明显的进化前兆；在没有确凿证据的地方，哪一个特征明显地导致了另一个特征。对古代鱼
这项新研究汇集了一系列进化研究技术，新分析包括化石、释肩发育生物学和比较解剖学，膀何提出了一种新的进化方式来研究肩膀等主要解剖特征是如何进化的。
由伦敦帝国理工学院的对古代鱼马丁·布拉索博士和自然历史博物馆的研究人员领导的这项研究结果已经发表在《自然》杂志上。
关于肩部起源的新分析一种理论是，它是释肩鱼体两侧成对形成鳍的一部分，这种进化使鱼能够更好地控制游泳，膀何并最终促使鱼从水中游向陆地。进化“鳃弓”假说表明，这些鳍是从支撑鳃的骨“环”进化而来的，鳃也形成了肩膀。然而，很难为这一假设收集任何证据，因为这些特征很少保存在化石中。
关于鳍如何形成的另一种理论是“鳍折叠”假说，认为成对鳍的前身是从鱼两侧的一排肌肉进化而来的。自从这两个理论被提出以来的150年里，这个理论已经获得了许多支持性的证据，但是它不能解释相关的肩带是如何进化的。
现在，通过重新分析肩胛骨出现后不久的一个古代鱼类头骨化石，以及其他证据，研究小组认为真相可能存在于鳃弓假说的修改版本中，该版本与鳍褶假说相一致。
研究小组观察的化石是一种盾形动物，属于Kolymaspis sibirica物种，生活在大约4.07亿年前，是最早的长有下颚的鱼类之一。该化石有一个保存完好的大脑外壳，即记录大脑印记和其他特征的头骨内部坚硬部分。

化石鱼头骨的CT扫描侧视图。贷方:uux.cn/布拉索先生和卡斯蒂略先生
布拉索博士意识到，尽管这些化石中的鳃弓保存不佳或缺失，但它们的证据可能在大脑中保存完好:包围大脑并支持眼睛和耳朵等感觉结构的软骨或骨质“盒子”。大脑案例显示了一个奇怪的头肩关节，突出了肌肉和血管的配置。
通过将有颌鱼类化石的这一特征与其前身无颌鱼类的大脑特征进行比较，他和他的团队发现了两者进行比较的新方法。他们发现这种不寻常的头肩关节与早期鱼类的鳃弓有相似之处，这表明正是这些关节在早期阶段被保留下来并整合到肩部的形成中。
虽然大多数无颚鱼有5-20个鳃弓，但有颚鱼几乎不会超过5个。结合这一点和新的大脑案例证据，研究小组认为第六鳃弓与肩膀融为一体，成为区分头部和身体的重要分界线。有趣的是，无颌鱼鳍的血液供应出现在第六和第七鳃弓之间。
帝国理工学院生命科学系的布拉索博士说:“鳃弓似乎与早期通过肩膀分离头部和身体有关。但是我们已经没有鳃弓了——虽然肩膀是以它们为模板的，但它们今天已经不需要存在了。”
“这与早期的一些研究一致，这些研究表明，肌肉可以保持高度稳定，而支撑它们的特定骨骼会逐渐取代另一个。鳃弓可能已经完成了它们的使命，随着肩膀呈现出新的形态，包括支撑我们的脖子等东西，它们已经被取代了。”
这一发现也意味着这对鳍是如何进化的并不一定非此即彼。布拉索博士补充说，“我们的研究表明，在不全盘接受其中一种理论的情况下，这两种理论都有其优点。相反，我们可以将重叠的区域合理化。”
自然历史博物馆的研究员Zerina Johnson博士补充说:“该团队下一步将专注于自然历史博物馆的鱼类化石收藏标本。这将包括有鳍但没有明显肩带的无颚鱼。
“我们目前正在处理许多千兆字节的数据，我迫不及待地想看看这些重要的标本将为这个故事增添什么。”

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