圣彼得堡国立大学古生物学家研究出了古代无颌脊椎动物亚门(Psammosteidae)的亲缘关系

圣彼得堡国立大学的研究人员、古生物学家瓦季姆·格林斯基研究出了有鳞甲的鱼形无颌脊椎动物亚门(Psammosteidae)的进化树图
这些古生代的海洋生物,即当代八目鳗的远亲,生活在距今约3亿9千万年前的泥盆纪。它们身长可达两米,因此它们可以算是地球上有史以来最大型的无颌动物。研究结果发表在《Biological Communications》杂志上。
从外表上看,Psammosteidae很难让人联想到现代的海底鳐鱼,尽管它们的区别就在于只使用尾鳍进行游动。侧鳍是无法运动的鳞甲翅膀,对这些动物来说主要是提升浮力和对海底的支撑。科学家们设想,Psammosteidae以浮游生物为食,生活在离河口三角洲不远的近海水中。
目前,部分Psammosteidae的皮肤化石以及大量的薄片存在于北半球的泥盆纪岩石中,主要是在欧洲和俄罗斯的亚洲部分,以及部分北极地带的群岛中,比如北地群岛和加拿大北极群岛。有趣的是,在泥盆纪时期,所有这些大陆板块地区都被海洋覆盖并向着赤道南移,因此,Psammosteidae曾生活在温暖的热带水中。古生代动物存在了3500万年并在这段时间内产生了令人惊讶的各种各样的形态。
为了弄清楚Psammosteidae的产生和进化阶段,圣彼得堡国立大学的研究人员使用了新的古生物学数据和现代化的进化树分析方法,比如支序分类学分析,这是目前最可靠的种系发生学和分类学的工具之一。之前从来没有借助这种方法对整个Psammosteidae簇群进行过分析。这种方法可以帮助研究人员确定一个簇群中多个种类之间的同源程度,以及与鳞甲无颌动物中最接近于Psammosteidae亲本的同源程度。
“我成功地对特征标志编写了新的矩阵,详细地反映出薄片的外在和内在结构,比如动物脊背甲壳易变化的形态或者其微观结构的重要特点”,研究人员说道,“所有这些数据必须使用数学统计方法在数量上进行编码以进行计算。一共对48种古生代的亲本和疑似簇群祖先进行了编码,这样就能够确定Psammosteidae所编码特征的原始状态和前进状态”。
专门的电脑程序在特征矩阵分析的基础上建立了进化树图——进化分枝图。在理解了所获得的结果后,就有必要对之前的Psammosteidae分类进行修订,因此研究人员建立了两种新的种类:Vladimirolepis和Elgaia,以纪念之前研究过这类动物的爱沙尼亚古生物学家弗拉基米尔·帕乌利和埃利吉·马尔科-库里克。此外,文章作者还对Pycnosteidae 和 Psammosteidae科的规模进行了修订,后者又分出了两种新的亚科。
研究结果还证明了对Psammosteidae产生的一种假说:它们最近的祖先是Protopteraspis,是一种无颌动物,它们的鳞甲让人联想到鱼雷,它们生活在海洋更深水的区域。
圣彼得堡国立大学研究员、古生物学家瓦季姆·格林斯基
“早在上世纪90年代,以阿兰·布里克为代表的法国和美国科学家们就提出了这个想法。这个假说在支序分类学分析过程中得到了证明。同时,在以现代数据为基础的Psammosteidae分类学中对改假说进行了详细核查。因此,研究结果可以让我们弄清楚这类已灭绝的有鳞甲的无颌动物大量簇群的进化和多样性”。
圣彼得堡国立大学的研究员还指出,了解有鳞甲无颌动物的多样性有助于地质学家确定泥盆纪红色砂岩的相对年龄,因为这类岩石不同的级别具有特定的Psammosteidae种类和形态。“同时,完全有可能的是,这类动物独一无二的躯干构造能激发人们创作的灵感,比如,无人水下设备——可以长期在海洋深处滑翔并能对海底进行生态监控的滑翔机”,古生物学家说道。