一种听力像人类的古老鱼类让科学家大吃一惊

如今，三分之二的淡水物种依赖一种名为韦氏听器的特化中耳结构生存。这类鱼涵盖超10000个物种，从鲶鱼到水族箱常见的脂鲤、斑马鱼等，该结构让它们能探测比多数海洋鱼类更高的声频，接近人类听觉范围。

加州大学伯克利分校古生物学家刘娟（Juan Liu）通过研究新发现的化石鱼类韦氏听器，结合其解剖结构更新了淡水鱼类进化时间线。

### 化石证据改写进化时间线
长期观点认为，拥有韦氏听觉系统的耳鳔鱼类约1.8亿年前起源于盘古大陆的淡水环境。而刘娟团队研究显示，其起源时间更晚，约1.54亿年前晚侏罗世——此时盘古大陆已开始分裂，现代海洋逐步形成。

对化石与基因组数据分析表明，增强听力的骨骼前身最初出现在海洋生活阶段，完全进化的敏锐听觉则是在两个独立谱系进入淡水后形成：一个谱系演化出鲶鱼、刀鱼及非洲和南美脂鲤；另一个产生鲤鱼、胭脂鱼、鲦鱼、斑马鱼等（淡水鱼类最大类群）。

“海洋是许多脊椎动物的摇篮，”刘娟（综合生物学兼职助理教授、加州大学古生物博物馆助理馆长）指出，“过去认为这类硬骨鱼起源于盘古大陆单一淡水环境，后随大陆分裂扩散。但团队对珍贵化石的分析揭示：耳鳔鱼类最近共同祖先是海洋谱系，该谱系分裂后至少发生两次淡水入侵。”

她补充，这一重新解读重塑了对该成功淡水鱼类群体进化史与复杂生物地理学的认知：“早期分化阶段反复入侵淡水可能加速了物种形成，是现代淡水动物群中耳鳔鱼类超高多样性的关键原因。”

刘娟团队在10月2日《科学》（Science）杂志发表论文，描述并命名了6700万年前的化石鱼Acronichthys maccagnoi（暂译：麦卡格诺尖鳍鱼）。研究中，他们分析化石韦氏结构的3D扫描图、现代鱼类基因组与形态特征以修订谱系，并模拟了化石鱼中耳的频率响应。

### 水下听觉原理
水中听觉机制与陆地不同。陆地脊椎动物靠鼓膜振动驱动中耳骨链（如人类的锤骨、砧骨、镫骨）放大信号传入内耳；而鱼类身体密度与水接近，声波易穿透，多数鱼类进化出能随声波振动的内气囊（常误称鱼鳔）。但多数海水鱼仅能微弱传递振动至内耳，听觉限于200赫兹以下低频。

耳鳔鱼类通过小型“听小骨”连接气囊与内耳，增强并拓宽听觉灵敏度。例如斑马鱼可探测15000赫兹声音，接近人类20000赫兹上限。高频听觉的具体作用尚待研究，可能与它们栖息于急流、静湖等多样环境有关。

刘娟长期研究现生及化石鱼的韦氏听器，去年通过计算模拟揭示其工作机制，可预测听小骨频率响应进而推断听觉灵敏度。

### 6700万年前化石的关键发现
该化石鱼标本长约2英寸，由佐治亚州哥伦布州立大学鱼类学家迈克尔·纽布里（Michael Newbrey）团队2009年起在加拿大阿尔伯塔省经6个野外季发掘，现存于皇家蒂勒尔博物馆。部分标本中耳骨骼保存完好，清晰显示韦氏结构，是北美已知最古老耳鳔鱼类化石（晚白垩世，非鸟恐龙灭绝前夕）。全球虽有更古老标本，但均无完好韦氏听器。

加拿大光源中心与麦吉尔大学技术人员对化石进行3D X射线扫描，刘娟团队建模分析发现：6700万年前的耳鳔鱼类韦氏听器灵敏度已接近现代斑马鱼，最敏感频率在500-1000赫兹，具备高频听觉能力。

### 对进化与多样性的意义
研究印证进化规律：生物反复进入新栖息地并进化出创新特征（如敏锐听觉），常引发物种爆发。“因耳鳔鱼类几乎全为淡水鱼，过去认为其起源于淡水，”纽布里表示，“新物种为海洋起源说提供关键证据，这更合理。”

论文合著者还包括皇家蒂勒尔博物馆唐纳德·布林克曼、阿尔伯塔大学艾莉森·默里、加州大学伯克利分校前本科生周泽华（现密歇根州立大学研究生）及西安大略大学莉萨·范·卢恩、尼尔·班纳吉。刘娟研究获美国哲学学会富兰克林研究基金资助。