有一類特殊的魚能用鰓呼吸，還能通過類似肺的魚鳔直接呼吸空氣，因而得名“肺魚”。憑借這個特殊技能，肺魚可以擺脫水的束縛，在旱季時鑽入泥土，将自己包裹在分泌物形成的繭中存活數月甚至更長時間，待雨季來臨時再回到水中暢遊。同其他魚類相比，肺魚與包括人類在内的四足動物具有更近的親緣關系，二者構成“姊妹群”。早在4.2億年前的早泥盆世，我們的祖先便與這個親戚“分道揚镳”。約3.6億年前，四足動物演化出肺并征服陸地，而繼續生活在水中的肺魚則以另一種方式擺脫水的束縛。
産自雲南曲靖的志留紀和泥盆紀魚類化石種類豐富、儲存精美、原始類型多，填補了早期魚類演化樹上的大量“缺失環節”。是以，曲靖有了“魚的故鄉”“古魚王國”的美稱。其中，産自早泥盆世的奇異魚被認為是最原始的肺魚；而楊氏魚與包括奇異魚在内的所有肺魚構成“姊妹群”。兩者的發現為探究肺魚類的起源與早期演化提供了關鍵證據。20世紀80年代，中國科學院院士張彌曼對奇異魚和楊氏魚的研究改變了肉鳍魚類的傳統分類體系，并在國際上引起了關于肉鳍魚類系統發育關系的争論。肺魚也是一種重要的“活化石”，其化石記錄在整個地史時期均有較好的儲存，肺魚身體結構的變化連續地展現出它們從海洋到陸地淡水環境的适應過程。
近日，《系統古生物學雜志》（Journal of Systematic Palaeontology）線上發表了中科院院士、中國科學院大學博士生導師、中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員朱敏團隊的最新研究成果。該研究報道了産自雲南曲靖會澤縣中泥盆世（約3.9億年前）的肺魚化石新屬種——會澤滇雙翼魚（Dianodipterus huizeensis）（圖1）。滇雙翼魚是大陸迄今為止發現的第9種泥盆紀肺魚，也是曲靖“古魚王國”的又一新成員。該成果推進了關于會澤地區泥盆紀魚類化石記錄的研究，這一肺魚新屬種的發現為厘清早期肺魚系統發育關系提供了新材料，并為認識泥盆紀肉鳍魚類的早期演化與輻射打開了一扇新窗戶。
圖1.會澤滇雙翼魚生态複原圖（羅彥超、馬萌繪，羅彥超供圖）
會澤滇雙翼魚的屬名“滇雙翼魚”（Dianodipterus）取自雲南省的古稱“滇”與肺魚類常用屬名字尾“雙翼魚”（因其具有兩個背鳍而得名），種名（huizeensis）則用化石的發現地——會澤命名。會澤滇雙翼魚的正型标本（IVPP V28378）為一件頭部标本，儲存有近乎完整的顱頂甲、齒闆、犁骨、副蝶骨與部分腦顱（圖2）。研究人員借助高精度CT裝置與三維複原技術，建立了化石标本的内部感覺管系統與骨片結構的三維模型，并開展了詳細的形态學研究與系統學分析。該化石層位是中泥盆統曲靖組，以灰白、紫紅色石英砂岩夾同色泥質粉砂岩、泥岩為主，同時混雜有灰色灰岩、泥質灰岩，代表以海灣為主的沉積環境。
圖2 A、會澤滇雙翼魚正型标本 B、感覺管系統三維虛拟模型 C正型标本，D膜質骨/犁骨/翼骨與副蝶骨三維型虛拟。
肺魚類具有特化的發達齒闆以及自接型颌骨，加上其強大的咬合力，非常适合捕食帶殼的無脊椎動物。肺魚的齒闆是由内翼骨與前關節骨特化形成的，也是肺魚的标志性結構，在肺魚的分類學和系統學研究中具有重要作用。為了消除齒闆研磨獵物造成的損耗，肺魚擁有一套獨特的将舊齒“回收利用”的機制：随着肺魚的生長，齒闆上的舊齒因重吸收作用和磨損而消逝，而新齒則在齒闆邊緣生長出來。
圖3.會澤滇雙翼魚齒闆（E）與其他幾種肺魚齒闆類型的比較
2006年，瑞典古生物學家Ahlberg等曾根據肺魚齒闆牙齒以及齒質是否存在重吸收作用将齒闆分為四類，即無重吸收，牙齒構成主體；牙齒出現在齒闆邊緣，中間為重吸收部分；無牙齒與其重吸收，用齒質層進行研磨；無牙齒增生，以重吸收的齒質構成主體，邊緣具有咬脊。會澤滇雙翼魚的齒闆與這四種已發現的類型均不同（圖3），其在翼骨上所占比例非常小，同時中心有類似韋氏線的增生結構，代表了一種全新的齒闆類型。這種特殊的構造使其上下颌隻能進行較松散的咬合，是以會澤滇雙翼魚可能無法像其他肺魚那樣取食質地堅硬的帶殼食物。研究推測會澤滇雙翼魚或采用吸食等方式取食水生軟體動物甚至其他的魚類。
圖4.A、會澤滇雙翼魚犁骨細節，B、會澤滇雙翼魚副蝶骨細節，C、會澤滇雙翼魚翼骨與齒闆細節。比例尺為5mm
此外，該研究還探讨了肺魚上颚骨片的同源性。長久以來，肺魚上颚前端的骨片是犁骨還是膜質腭骨存在争議。早期的肉鳍魚（如楊氏魚等）在上颚前端擁有帶齒的犁骨，這與會澤滇雙翼魚的上颚前端骨片在形态學與拓撲學上非常相似（圖4）。是以，會澤滇雙翼魚的發現支援了肺魚上颚前端的骨片是犁骨而不是膜質腭骨的假說。 研究工作得到國家自然科學基金和中科院戰略性先導科技專項的支援。