本文转自:中新网
最近，由中国科学家主导完成对采自浙江长兴、云南曲靖的4亿多年前古鱼化石的深入研究，证实鱼类喷水孔由第一对鳃演化而来，这也是科学界通过化石证据首次揭示，人类用来听的中耳最早起源于鱼类用来呼吸的鳃。
这一破解百年科学难题的古脊椎动物演化重要成果论文，由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)盖志琨研究员联合中国科学院院士朱敏、英国皇家科学院院士菲利普·多诺格(philip c.j. donoghue)、瑞典皇家科学院院士普尔·阿尔伯格(per e. ahlberg)共同完成，并已在国际专业学术期刊《生态和演化前沿》发表。
百年科学难题
盖志琨研究员近日在北京接受记者专访时介绍说，人类中耳包鼓膜室、传导声音的3块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。
在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀，而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气，适应陆地生活的重要参照。
他指出，在鱼类喷水孔演化方面，继1822年法国解剖学家圣西兰发表经典著作《解剖哲学》、1872年德国解剖学家卡尔·根格包尔提出脊椎动物头部分节理论之后，1937年英国古生物学家沃特森进一步提出“自由舌弓理论”，认为早期有颌类的一个原始状态，是在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的、尚未退化的鳃裂，而非喷水孔。
该理论激发了20世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找一个未退化鳃裂的热潮。
这是发现于浙江长兴4.38亿年前的曙鱼脑颅化石。
盖志琨说，中科院古脊椎所团队2002年起就在浙江长兴志留纪早期(约4.38亿年前)海相红层中开展野外工作，并找到一种最为原始的真盔甲鱼化石，后来将其命名为“曙鱼”。
进一步对比研究显示，曙鱼的整个鳃弓还保持整个脊椎动物的原始状态，它的颌弓正好位于眶孔之后，形成眶后壁。
“不过，要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。”通过在曲靖早泥盆世(约4.19亿年前)地层长达数年的野外发掘工作，2017年很幸运首次采集到第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼化石新材料。
通过深入分析，研究团队进一步证明盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而非退化的喷水孔，从而为“鱼类等脊椎动物喷水孔起源于退化的鳃”提供出最为确切的解剖证据和化石证据。
从鳃到耳演化序列是何以建立的
盖志琨表示，在化石证据破解百年科学难题的基础上，研究团队明确提出喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂，头甲前发育出异常巨大的中背孔(单鼻孔)，来充当吸入水流的主要呼吸器官，因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成一个完整的鳃囊，该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃，半鳃具有鳃丝，是氧气交换的主要场所。
他强调，如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，人类可能永远不会演化出如此敏锐的听觉，古老鱼类化石的不断演化，带给了人们享受听觉盛宴的机会。
“如果你捏上鼻子，并闭上嘴使劲鼓气的话，你会感到耳朵的鼓膜非常的胀，这说明我们耳朵跟口腔依然是相通的，而联通他们的正是原来从喷水孔通向口腔的咽鼓管，这也是鱼类遗留给我们的演化残迹之一。”