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颌口脊椎动物（Gnathostomes）肌肉系统演化研究存在肌肉同源性认知不足和文献信息不可靠的问题。研究人员以腔棘鱼为对象开展颅骨肌肉研究，发现诸多错误认知，明确了肌肉同源性等。这有助于重新评估相关演化假说，对理解颌口脊椎动物演化意义重大。
在神秘的生物演化长河中，颌口脊椎动物占据着极为重要的地位，它们种类繁多，构成了现存脊椎动物的主体。然而，当人们深入探索其肌肉系统的演化历程时，却发现困难重重。一方面，对于不同类群间肌肉的同源性，科学界的了解极为有限，这就如同在拼图游戏中，缺失了许多关键的板块，使得演化脉络难以清晰呈现。另一方面，相关文献中的肌肉信息可靠性欠佳，许多研究成果相互矛盾，让科研人员在探索的道路上屡屡受阻。
腔棘鱼，这种珍稀的鱼类，在脊椎动物的演化树上处于关键节点，宛如一把潜在的钥匙，有望解开颌口脊椎动物早期演化的谜题。为了攻克这些难题，来自巴西圣保罗大学生物科学研究所的研究人员勇挑重担，投身于腔棘鱼颅骨肌肉的研究之中。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员采用了多种技术方法。他们对小和中等大小的标本进行软骨和骨的双重染色后再解剖，通过这种方式，能够更清晰地观察标本的结构。同时，借助直接的立体显微镜观察和拍摄照片，记录下精细的解剖细节。此外，运用 VGStudio MAX 2.2.3 64 位和 MeshLab 2022.02 64 位软件，对微断层扫描数据进行三维分割和渲染，从多个角度深入研究腔棘鱼的颅骨肌肉。
研究结果
- 肌肉存在情况的新发现：以往研究中，关于腔棘鱼颅骨肌肉的描述存在大量错误。研究人员发现，此前报道的 11 种 “肌肉” 实际上并不存在，而另外发现了 3 种先前未知的肌肉细分和连接。例如，腔棘鱼的鳃弓相关肌肉，之前被错误描述，实际只有两个双侧成对的分支肌肉，即 subarcuales II 和 III，分别从尿骨延伸到第二和第三鳃弓，之前认为的 “interarcuales ventrales” 肌肉实则是韧带。
- 肌肉同源性及演化分析
- spiracularis 肌肉：腔棘鱼的 spiracularis 肌肉此前被忽视，它从腭方软骨延伸到鳃盖骨和其后的结缔组织褶皱。该肌肉在起源上与其他鱼类有所不同，可能是颌口脊椎动物的原始特征。
- levator palatoquadrati 肌肉：腔棘鱼的 levator palatoquadrati 肌肉的附着位点在一些已灭绝的肉鳍鱼类中也存在相似结构，表明它们可能具有相似的肌肉。而大多数现存辐鳍鱼类的 levator palatoquadrati 肌肉发生了分化，这种分化是冠群辐鳍鱼类的演化新特征。
- adductor palatoquadrati 肌肉：腔棘鱼的 adductor palatoquadrati 肌肉是冠群肉鳍鱼类的演化新特征，其从眶上翼骨窝延伸到腭方软骨的细长眶上翼骨（ascendens）突起，在其他类群中未发现类似结构。
- AM 肌肉：研究详细分析了腔棘鱼 AM 肌肉的多个细分部分。facialis 部分起源于腭方软骨，这是颌口脊椎动物的原始特征，但在大多数现存辐鳍鱼类中，其起源向后扩展到舌颌骨和前鳃盖骨。buccalis 部分起源于神经颅的眶后区域，是真颌类动物的演化新特征。此外，研究还明确了 mandibularis 部分的同源性，纠正了以往认为硬骨鱼类与其他颌口脊椎动物该肌肉不同源的错误观点。
- 其他肌肉相关结论：研究证实了 coracomandibularis 起源于下咽骨 3 是冠群辐鳍鱼类的共有衍征。同时，发现腔棘鱼不存在 constrictores branchiales superficiales（CBSs）肌肉，其缺失可能是硬骨鱼类的共有衍征，在某些物种中的出现可能是同塑性重新获得。
研究结论与讨论
这项研究成果意义非凡。它重新界定了多种颅骨肌肉的同源性、存在情况和替代构型，对颌口脊椎动物肌肉演化的先前假设进行了批判性的重新评估。研究发现，之前提出的 22 种肌肉演化转变（共有衍征）中，只有 3 种（16%）被证明是有效的，同时提出了 9 种新的演化创新。
不同类群的颌口脊椎动物在颅骨肌肉的演化上呈现出不同的速率。肉鳍鱼类的创新较少，软骨鱼类适中，而辐鳍鱼类则表现出大量的创新。特别是辐鳍鱼类在早期辐射过程中，AM 和 CMD 出现了许多新的肌肉连接，这与它们从咬食到吸力摄食的转变密切相关，这种转变可能是辐鳍鱼类演化成功的重要因素。
此外，研究纠正了关于腔棘鱼肌肉的错误认知，否定了一些不合理的重建假设，使得对早期颌口脊椎动物的演化理解更加准确。通过对腔棘鱼颅骨肌肉的深入研究，科学界在颌口脊椎动物演化的研究道路上迈出了坚实的一步，为后续的相关研究提供了重要的参考和方向，也让人们对生物演化的奥秘有了更深入的认识。
