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科研进展

攀鲈西游记—化石校正分子钟揭秘迷鳃鱼类演化谜题

发表日期:2019-04-06来源:放大 缩小

  印度板块与亚欧大陆的碰撞与随后青藏高原的隆升是新生代以来最重要的地质事件,由此带来的气候环境变化对亚洲及其周边地区生物区系的演变产生了巨大影响。尤其是青藏高原地区,随着印度板块的碰撞、副特提斯海退却、热带和亚热带低地出现、巨大山系发育近而最终隆升为今天面积巨大、海拔高峻的世界第三极。伴随地貌和环境的沧桑巨变,置身其中的生物轮番上阵,最初适应热带和亚热带的生物,或逃离、或绝灭、或自我改变“演化与隆升并进”,最终只剩下适应高寒缺氧环境的物种得以保留和繁衍,由此成就了一部生命演化的史诗。近日中科院古脊椎所和水生所合作研究,利用已知迷鳃类多个代表性化石,将化石种和现生物种一起纳入历史生物地学分析,通过化石校正和祖先分布区重建,揭示适应热带和亚热带的迷鳃鱼类可能在始新世经由西藏借道印度扩散至非洲的演化历史,为印度-亚欧板块碰撞和高原生长的环境生物效应再添注脚。

  迷鳃鱼类(Labyrinth fishes)是鲈超目里一个很特殊的类群,因为鳃腔上方长有一个结构复杂的迷鳃而能呼吸空气。它们中的斗鱼、丝足鲈、吻鲈等是常见的热带观赏鱼类。

  迷鳃鱼类多数种类现在分布在印度和东南亚的热带平原地区,只有攀鲈类还分布在撒哈拉以南非洲中西部的热带平原和雨林地区。这样一个特殊的间断分布模式是冈瓦纳裂解、印度板块漂移隔离分化的产物?还是新近纪大陆间扩散事件的结果?或者由其他原因造就?前人曾尝试分子学分析解疑,但由于缺乏较可靠的化石记录,一直没有清晰的答案。

  中科院古脊椎所青藏高原科考队通过多年的考察,在藏北伦坡拉和尼玛盆地发现了迄今所知最古老的攀鲈化石(Wu et al., 2017),将这一类群(攀鲈科)的化石记录前推2千多万年。研究者也借此首次将青藏高原与这类独特的热带鱼类的演化历史相联系。

  古脊椎所吴飞翔团队联合中科院武汉水生所鱼类学同行基于上述发现及其他相关化石记录和分子学数据,运用不同的化石校正结合年代推定方法和生物地理学分析模型,重建了攀鲈类的动物地理学历史,认为攀鲈类在始新世中期的东南亚与吻鲈分道扬镳后,随当时连通西藏的水系扩散至位于较低古纬度(21-24oN)、温暖湿润的西藏腹地,并在那至少逗留到古近纪末,后因高原隆升导致的环境变化而在这一地区消失。而它们的先辈却在印度次大陆与亚欧大陆碰撞后不久,借道印度在约4千万年前扩散到了非洲。研究者还认为,攀鲈亚非间断分布模式在这次它们到达非洲时就此定型,之后的陆地连结(如早中新世非洲-阿拉伯板块与亚欧板块碰撞)并没有造成攀鲈的二次扩散,尽管这一构造事件曾促成了非洲和亚洲之间可观的生物交流。这可能与北非和西亚地区始新世之后逐渐变干的古环境变化有关。另外,通过对乌鳢(黑鱼)的平行分析发现,乌鳢和攀鲈的扩散路线大致相同,只是进入非洲的时间略有先后。

  这一研究再次突出了化石发现在生物地理学研究中的重要作用。分子学结合古生物学推演生物地理学历史,除了能纳入更好的年代约束,更可能补全被灭绝或者环境变化抹去的历史分布,特别像青藏高原这样经历了剧烈环境变化的地区。该研究成果,近日发表在《Science Bulletin》。

  该研究得到中科院战略性先导专项、生物演化与环境卓越中心、国家自然科学基金和中科院青促会项目的资助。

  原文链接: 

图1. 现代攀鲈分布区(蓝色)及青藏高原攀鲈化石产地(红圆)。化石为西藏始攀鲈正模标本,现存于中科院古脊椎动物与古人类研究所(吴飞翔供图)

图2. 攀鲈目谱系时间树(The Timetree of Anabantiformes)前标为化石属种。圈内数字为节点时间平均值。支系颜色代表分布区(见左上方框)。缩写:Ch.=Channa鳢属; Mi=Microctenopoma细梳攀鲈属(吴飞翔供图)

图3. 攀鲈目祖先分布区分析结果。缩写: A.=Anabas攀鲈属; Ch.=Channa鳢属; Ct=Ctenopoma 非洲攀鲈属; Mi=Microctenopoma细梳攀鲈属(吴飞翔供图)

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