一种被认为是进化时间胶囊的鱼类刚刚给科学家们带来了惊喜。对腔棘鱼——一种有着4亿年历史、常被称为"活化石"的物种——进行的详细解剖揭示，之前被认为是早期脊椎动物进化关键肌肉的组织，实际上是被误认的韧带。这意味着关于包括人类在内的脊椎动物如何进化出进食和呼吸功能的基础性假设，可能需要重写。这一发现纠正了数十年的解剖学错误，重塑了头骨进化的故事，并为我们自身的远古起源带来了意想不到的洞见。
在重新审视非洲腔棘鱼（Latimeria chalumnae）的颅部肌肉组织后，作者们发现，之前为最大脊椎动物谱系确定的进化肌肉新特征中，只有13%是准确的。该研究还确定了与这些类群的摄食和呼吸创新相关的九个新的进化转变。
"最终，它甚至比以前认为的更类似于软骨鱼[鲨鱼、鳐鱼和银鲛]和四足动物[鸟类、哺乳动物、两栖动物和爬行动物]。并且与构成现存脊椎动物约一半的辐鳍鱼区别更大，"圣保罗大学动物学博物馆（MZ）教授、FAPESP资助的本研究负责人Aléssio Datovo说。
在被错误识别为存在于腔棘鱼中的进化新特征中，包括负责主动扩张颊咽腔（从口腔延伸到咽部）的肌肉。这组肌肉与食物捕获和呼吸直接相关。然而，研究表明，腔棘鱼中这些所谓的肌肉实际上是韧带，这是无法收缩的结构。
辐鳍鱼（辐鳍鱼纲）和肉鳍鱼（肉鳍鱼纲）大约在4.2亿年前从一个共同祖先分化而来。肉鳍鱼包括腔棘鱼和肺鱼等鱼类，以及所有其他四足动物，因为它们是从一个水生祖先进化而来的。这些包括哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物。
在辐鳍鱼中，如水族箱里的鲤鱼，很容易看到嘴巴如何移动以吸入食物。这种能力赋予了辐鳍鱼一个显著的进化优势；如今，它们约占所有现存脊椎动物的一半。
这是与其他鱼类（如腔棘鱼和鲨鱼）的根本区别，后者主要通过咬住猎物来进食。
"在以前的研究中，人们假设这组能提供更强吸力能力的肌肉也存在于腔棘鱼中，因此，它们应该在有颌脊椎动物的共同祖先中就进化出来了，我们现在证明这并非事实。这至少在三千万年后才出现，存在于现存辐鳍鱼的共同祖先中，"Datovo指出。
幕后故事
腔棘鱼是极为稀有的鱼类，它们生活在水下约300米深处，白天在海底洞穴中度过。
自恐龙灭绝以来它们变化如此之小的一个原因是，它们捕食者很少，并且生活在一个相对受保护的环境中。这导致它们的基因组变化缓慢，正如2013年发表在《自然》杂志上的一项研究所显示的那样。
腔棘鱼最初仅从约4亿年前的化石中为人所知。直到1938年，才首次发现活体，这让科学家们大为震惊。1999年，在亚洲海域发现了另一个物种（Latimeria chalumnae）。
由于博物馆中标本稀少，USP和史密森尼学会国家自然历史博物馆的研究人员不得不坚持不懈地寻找愿意出借动物用于解剖的机构。
芝加哥菲尔德博物馆和弗吉尼亚海洋科学研究所（均位于美国）最终同意各借出一个标本。据Datovo称，获得此借阅许可应归功于文章的合著者G. David Johnson。
据Datovo称，生于1945年的Johnson"可能是他那个时代最伟大的鱼类解剖学家"。2024年11月，在研究正在评审期间，他因一场家庭事故去世。
贡献
"与可能看起来的相反，只要操作得当，解剖一个标本并不意味着破坏它，"Datovo说。
这位从事此类研究超过20年的研究员花了六个月时间分离腔棘鱼的所有肌肉和头骨骨骼。这些结构现已保存完好，其他科学家可以单独研究它们，从而无需解剖新的动物。
亲眼看到每块肌肉和神经使作者们能够确定腔棘鱼头部的实际结构，指出以前未描述过的结构，并纠正科学文献中重复了70多年的错误。
"文献中存在许多矛盾之处。当我们最终得以检查标本时，我们发现的错误比想象的还要多。例如，有11种被描述为肌肉的结构实际上是韧带或其他类型的结缔组织。这对口腔功能和呼吸产生了重大影响，因为肌肉执行运动，而韧带仅传递运动，"他解释道。
由于腔棘鱼在脊椎动物生命树中的位置，这一发现影响了我们对所有其他主要脊椎动物类群颅骨进化的理解。
利用这些信息，研究人员使用了其他鱼类类群（包括已灭绝和现存的）头骨的三维显微断层扫描图像。这些图像由其他研究鱼类解剖学的研究人员在执行3D扫描时提供。
通过来自完全灭绝谱系的其他鱼类的头骨图像，Datovo和Johnson能够推断出在腔棘鱼中发现的肌肉可能附着的位置，从而阐明了这些肌肉在最早的有颌脊椎动物中的进化。在未来的工作中，Datovo打算分析其与四足动物（如两栖动物和爬行动物）肌肉的相似性。