地球上最早的脊椎動物是魚，科學(xué)家認(rèn)為它最早出現(xiàn)在大約4.8億年前。然而，當(dāng)時的化石記錄并不穩(wěn)定，僅鑒定出小碎片。然而，到了4.2億年前，化石記錄已經(jīng)開花，各種各樣的魚都很豐富?！斑@是一個無時不在的問題。嗯，他們在哪里？”賓夕法尼亞大學(xué)古生物學(xué)家勞倫薩蘭說?！八麄儾卦谀睦?？它們的環(huán)境起源是什么？”
伯明翰大學(xué)的薩蘭伊萬j桑瑟姆和他的同事們在本周《科學(xué)》雜志的一篇報告中首次提出了許多證據(jù)來回答這個問題。答案似乎就在岸邊。這些區(qū)域通常被描述為潮間帶或淺瀉湖?！霸诂F(xiàn)代概念中，我們看到珊瑚礁對魚類的生物多樣性非常重要，因此我們假設(shè)魚類和珊瑚礁之間存在古老的聯(lián)系，”Sallan說。"但是在辛辛那提拱門這樣的地方搜索了幾十年還是空的."
“相反，我們的工作表明，幾乎所有的主要脊椎動物都會分裂，從最早的有裝甲的無牙魚到鯊魚和我們自己的祖先，所有這些都始于海灘附近，遠(yuǎn)離礁石。即使老人們分散了，新的群體還是沿著海岸線出現(xiàn)了。”這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋化石記錄的重要特征，比如為什么很少發(fā)現(xiàn)早期魚類化石；淺海區(qū)域的波浪可能會把它們吹成碎片。這也有助于科學(xué)家理解這樣一個事實，即在進(jìn)化時期，許多魚類群體從海水轉(zhuǎn)移到淡水，一些魚類成為淡水魚，而其他魚類群體進(jìn)化成最早的四足動物，即陸生脊椎動物。薩蘭說：“它們經(jīng)常在珊瑚礁出現(xiàn)之前去淡水地區(qū)，這幾乎是一個獨立的證據(jù)，證明它們在那之前一定離海岸很近。
脊椎動物的起源和多樣性一直是古生物學(xué)中有爭議的話題。在這個古生代中期的關(guān)鍵時期，一些化石群描述了一個故事——也許是一個淡水起源——而另一些化石群可能指向開闊海域的發(fā)源地，還有一些化石群出現(xiàn)在其他棲息地類型中。更復(fù)雜的是，無脊椎動物生物多樣性起源的故事似乎已經(jīng)解決：它們在珊瑚礁周圍變得多樣化，然后它們的后代攻擊并生活在淺水或深水中。薩蘭、桑瑟姆和他們的同事決定利用大數(shù)據(jù)來研究脊椎動物的問題。薩蘭說：“化石記錄的優(yōu)勢在于，我們經(jīng)常在魚類生活的地方發(fā)現(xiàn)它們。“擁有它們的巖石告訴我們它們的環(huán)境是什么樣的，無論是礁石、淺水、深水、河床還是湖泊?！?
結(jié)合這一環(huán)境背景和已知的距今4800萬年至3.6億年的中古生代脊椎動物的家譜關(guān)系，研究人員創(chuàng)建了一個數(shù)據(jù)庫，其中包括2728種下頜骨和無頜魚類的早期記錄。“這是一個巨大的新數(shù)據(jù)集，”薩蘭說。然后，該團隊可以使用數(shù)學(xué)模型來重建化石記錄中缺失的信息，這樣他們就可以對各種脊椎動物群最早祖先出現(xiàn)的棲息地類型做出明智的預(yù)測。“對于脊椎動物，我們發(fā)現(xiàn)它們起源于這個意想不到的、真正有限的淺海區(qū)域，”Sallan說。"他們出現(xiàn)后，在這個有限的區(qū)域呆了很長時間."然而，當(dāng)它們呆在淺灘上時，它們獲得了各種各樣的適應(yīng)，這使它們能夠在共同的棲息地與其他人競爭。研究人員指出，許多群體獲得的特征使它們非常適合作為海底居民或在海洋的更深水域自由游泳。
類似的差異也出現(xiàn)在現(xiàn)代魚類中，比如帶刺的魚。近年來，它們已經(jīng)從一個共同的祖先進(jìn)化成一種海底和自由游泳的形式。然而，還沒有人對活著的脊椎動物進(jìn)行過類似的綜合研究。薩蘭說：“我們想知道的一件事是，這些淺水是否仍然是喂養(yǎng)珊瑚礁的生物泵。“目前的創(chuàng)新網(wǎng)站在哪里？”如果是這樣的話，面對世界各地大量的珊瑚礁死亡，可能會有一些小小的安慰；也許淺水將繼續(xù)是魚類多樣性的搖籃。盡管缺少珊瑚礁棲息地，生物多樣性仍然存在。
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