周末在海滩散步,大多数人会捡起几枚贝壳。对南威尔士居民乔纳森·鲍(Jonathan Bow)来说,搜寻石头是他坚持多年的习惯。2012年春天,他在海滩悬崖下散步,在一块碎岩中发现了一排细小尖牙。他当时以为这是「迷你鳄鱼」的颌骨,便把这块硬币大小的石头带回了家。
他当时没有想到,这块小骨头会在十四年后解开古生物学界两百年的悬案。这块在潮线旁沉睡的小标本,最终成为了重新划分远古海洋掠食者的关键物证。
图:Jonathan Bow与儿子在Lavernock海滩,身后是发现化石的悬崖。来源:BBC/Amgueddfa Cymru
散落牙齿卡住古生物界近两百年
古生物学存在一个常见难题。远古生物死亡后,坚硬牙齿比骨骼更容易保存。自 1830 年代起,欧洲地层陆续出土大量单颗牙齿化石。这些化石来自晚三叠世(Late Triassic,约 2 亿年前恐龙刚出没的地质时期)。由于缺少完整骨骼,学者们只能根据牙齿形状进行推测。
在很长一段时间里,这些牙齿被归入同一个大型古鱼物种,学术界称之为塞夫恩鱼属(Severnichthys,过去近两百年间涵盖欧洲零散牙齿的分类名称)。到了 20 世纪,甚至有研究者将其误认为是两栖动物的遗骸。欧洲各大博物馆存放着数百件此类标本,虽然标签相同,但牙齿形态差异巨大。
单颗牙齿就像散落的拼图碎块。缺少了框架,谁也无法确认牙齿来自同一物种,还是几类不同的掠食者。缺少完整骨骼,分类研究只能停留在猜想阶段。
图:海滩岩石中带牙齿的下颌化石原位照片。来源:BBC/Jonathan Bow
业余爱好者在退潮海滩踩出关键物证
转机发生在 2022 年。布里斯托尔大学研究员雅各布·奎因(Jacob Quinn)造访了化石主人的收藏。奎因注意到,这块化石保存了完整下颌轮廓,牙齿依然排列在骨槽中。这种结构的完整性在当地地层中十分罕见。
古生物学家分析,这块化石来自 2 亿年前的风暴沉积(Storm Deposit,暴风雨迅速掩埋生物尸体形成的岩层)。在两亿年前,布里斯托尔海峡是一片分布着许多小岛的热带浅海。暴风雨虽然撕碎了生物躯体,泥沙却迅速包裹住了下颌,使其保存了下来。
威尔士国家博物馆(Amgueddfa Cymru)策展人辛迪·霍威尔斯(Cindy Howells)回忆,这块下颌刚到实验室时引发了很大困惑。它与欧洲已登记的任何已知物种都不像。研究人员联手德国自然历史博物馆,对数百件馆藏标本展开了对比。
细长吻部与深体高牙拆开混淆物种
解开悬案的突破口,在于完整下颌提供了骨骼结构的对照。研究团队确认,这块颌骨属于剑齿鱼属(Saurichthys,体型如针鱼、吻部细长如剑的远古鱼类)。这是在该区域首次发现确凿的剑齿鱼属骨骼标本。
有了完整标本作为参照,研究人员重新审查了零散化石。他们发现被当成同一种鱼的牙齿,实际上来自两种生态位不同的古鱼。第一种是剑齿鱼属,拥有细长体型和单排细牙,是敏捷猎手。第二种是伯吉鱼属(Birgeria,体型更大且咬合强劲的古鱼),牙齿粗壮带纵纹。
学者过去把两类牙齿混在一起,误以为是一类个体差异巨大的大鱼。完整颌骨的出现拉开了解剖距离。证据证实,散落各地的牙齿来自两种分工明确的掠食者。
图:Birgeria(上)与Saurichthys(下)两种鱼的形态对比复原图。来源:BBC/Amgueddfa Cymru
废弃旧分类名还原两亿年前浅海生态
研究成果发表在《脊椎动物古生物学期刊》(Journal of Vertebrate Paleontology,专门发表古脊椎研究的学术期刊)上。论文指出,原分类基石已被证实属于混淆产物。因此,塞夫恩鱼属这一名称属于冗余命名,应当正式废弃。
这项更正重新描绘了三叠纪末期热带浅海的生态图景。论文合著者大卫·怀特赛德(David Whiteside)博士指出,两类古鱼共存于同一水域。剑齿鱼属利用嘴部在水层上部捕食,伯吉鱼属则在水下咬碎有壳动物。这种分化表明,当时浅海的食物网更加复杂多元。
澄清两百年的混乱,修正了教科书和博物馆标签上的错误。这让研究人员重新认识了晚三叠世大灭绝前夕海洋生态的繁荣程度。那些原本被视为单一物种的化石,如今成为了揭示生物多样性的证据。
完整标本比零散牙齿多出解剖维度
论文合著者萨姆·库珀(Sam Cooper)博士指出,一块海滩捡到的石头,帮学术界清理了两百年的悬案。这块化石将于 2026 年晚些时候在卡迪夫国家博物馆展出。公众届时可以近距离观察这块改变分类历史的小小下颌。
单颗牙齿固然坚硬耐磨,容易留存下来,但提供的解剖信息始终有限。缺少了完整颌骨这个结构锚点,仅凭牙齿分析容易把不同遗骸拼错。
海岸捡到的下颌化石表明,破解分类迷局的关键在于找到完整标本。随着更多标本出土,学者们还将继续澄清沉睡在博物馆抽屉里的百年误区。
参考链接:
- BBC 报道
- Journal of Vertebrate Paleontology 论文