颅骨骨化揭示凯氏因帕鱼（脂鲤目：尖吻鱼科）幼态持续特征及其属内系统发育意义

本文系统描述了小型脂鲤目鱼类凯氏因帕鱼（Inpaichthys kerri）从孵化到成体的颅骨发育过程，首次完整揭示了其72块颅骨的骨化序列，并发现眶下骨的特殊发育模式。研究通过比较骨化时序和形态特征，证实该属物种虽未达到微型鱼标准（>26 mm SL），却呈现多个幼态持续特征（如眶上骨缺失、眶下骨简化、感觉管不完全等），为理解尖吻鱼科（Acestrorhamphidae）系统关系提供了关键发育生物学证据。

　　

引言：发育研究揭示进化奥秘

颅骨胚胎发育与骨化序列的建立是理解发育机制重编程如何驱动宏观进化的关键，即便微小的结构改变也可能显著影响成年表型。在脂鲤目（Characiformes）鱼类中，多个谱系经历了体型缩小进化，这一现象常与幼态持续（paedomorphosis）相关——即成年个体保留幼体特征。凯氏因帕鱼（Inpaichthys kerri）作为尖吻鱼科（Acestrorhamphidae）的代表物种，虽不属于标准微型鱼（体长超过26 mm），却展现出显著的幼态持续特征，是研究体型缩小与发育演化的理想模型。

材料与方法：精细解析骨化过程

研究通过人工繁殖获得凯氏因帕鱼的个体发育系列样本（共87例），涵盖从初孵幼体（2.6 mm NL）到成体（28 mm SL）的全阶段。采用泰勒与范戴克（Taylor & Van Dyke）的软骨-硬骨双染色法，并针对幼体优化染色时间与漂白流程。通过测量标准长度（SL）与脊索长度（NL），记录每块骨骼的首现长度与稳定存在长度，采用卡贝奇与马比（Cubbage & Mabee）的骨化序列分析方法构建发育时序图谱。骨骼命名遵循韦茨曼（Weitzman）系统，并引入现代形态学术语修订（如中筛骨替代ethmoid，前角舌骨替代ceratohyal）。

结果：72块颅骨的发育图谱

研究系统描述了凯氏因帕鱼神经颅与咽颅的72块骨骼发育过程，首次建立其完整骨化序列：

嗅觉区：筛骨模块的时序演化

骨化顺序为中筛骨（7.5 mm SL）→侧筛骨（8.3 mm SL）→犁骨（8.3 mm SL）→鼻骨（仅成体）。中筛骨最初为薄片状骨化，成体发展为菱形结构具腹侧 divergent lamella；侧筛骨完全替代眶鼻软骨（lamina orbitonasalis）；鼻骨仅保留感觉管结构，缺乏骨片扩展，体现幼态特征。

眶区：感觉管与支撑结构的协同

副蝶骨最早骨化（3.4 mm NL），构成颅底主轴；翼蝶骨（6.3 mm SL）与眶蝶骨（6.9 mm SL）围绕视神经通道形成；额骨（6.3 mm SL）发育出眶上感觉管，但缺乏顶骨分支（SO8管缺失）；鼻蝶骨（rhinosphenoid）成体仍保留大量软骨，显示发育不完全。

耳区与枕区：听觉与基枕模块的整合

前耳骨（5.4 mm SL）围绕三叉神经孔首先骨化；蝶耳骨（6.8 mm SL）形成棘突；上枕骨（6.0 mm SL）自 synoptic tectum 软骨向后延伸形成嵴；基枕骨（3.0 mm NL）与外枕骨（4.3 mm NL）包绕脊索与 Lagena 囊，展现早期神经保护功能。

眶下骨系列：突破传统的发育模式

眶下骨2（9.0 mm SL）为首个骨化元素，而非其他脂鲤目常见的吻前骨（antorbital）优先模式。成体呈现显著变异：吻前骨恒存，但眶下骨1与2呈现分离（4例）、部分融合（1例）或完全融合（2例）三种状态；眶下骨4+5恒久融合，6完全缺失。此变异模式与部分 Astyanax 物种相似，反映发育稳定性降低。

颌弓与舌弓：摄食器官的构建策略

上颌骨（2.6 mm NL）与齿骨（3.0 mm NL）最早骨化，支撑初期摄食；前鳃盖骨（5.6 mm SL）最后形成操作盖片；角舌骨（4.0 mm SL）的舌动脉管仅贯穿后部，未达前缘（对比 Salminus 的完整管道），体现发育截断。

鳃弓系统：咽颌的特化与鳃耙发育

咽骨齿板（PB4齿板：2.6 mm NL；CB5齿板：3.5 mm NL）极早骨化，保障幼体生存；鳃耙（5.1 mm SL）从角鳃骨前缘萌发，成体增至8-10枚；上鳃骨（epibranchial）依4→3→2→1顺序骨化，其中EB4的 uncinate process 最大，支撑咽磨功能。

讨论：幼态持续特征与系统发育启示

眶骨缺失的发育生物学基础

凯氏因帕鱼缺失眶上骨与眶下骨6，符合“终端删除（terminal deletion）”模型——大型物种（如 Salminus brasiliensis）最后骨化的结构在小型物种中最易丢失。比较发育学显示，尖吻鱼科、斯泰瓦鱼科（Stevardiidae）等谱系均共享眶上骨缺失这一祖征，表明其源于早期发育截断事件。

感觉管系统的简化模式

眶上感觉管缺乏顶骨分支（SO8管），与 Nematobrycon、Hollandichthys 物种构成共衍征。在 Makunaima pittieri 中，该区域直至15.4 mm SL才骨化，证实后期发育结构易在体型缩小中丢失。类似地，舌动脉管不完全贯穿角舌骨，对比 Salminus 的完整发育轨迹，再次印证异时进化效应。

属内与跨谱系的形态进化

因帕鱼属三物种（I. kerri, I. nambiquara, I. parauapiranga）均呈现眶下骨简化（I. nambiquara 缺IO4-6；I. parauapiranga 缺IO5-6）、侧线不完全等特征。系统发育分析表明，该属与 Nematobrycon 构成姐妹群，并与 Hollandichthys、Rhoadsia 等属共享多项幼态持续特征。脂鳍的缺失在 I. kerri 与 I. nambiquara 中独立发生，反映发育可塑性。

眶下骨融合变异的进化意义

眶下骨1+2的融合变异与 Myxiops aphos、Astyanax rupestris 等物种相似，暗示发育整合（integration）机制保守性降低。此类变异可能源于骨化中心的空间竞争或信号通路改变，为研究骨骼模块化提供新视角。

结论：发育生物学照亮进化之路

本研究通过凯氏因帕鱼颅骨骨化序列的精细解析，揭示小型脂鲤目鱼类幼态持续特征的发育基础，证实体型缩小与异时进化的关联。眶下骨的特殊发育模式与感觉管简化现象，为尖吻鱼科系统关系提供了关键形态学证据。未来研究需整合基因组学与细胞信号通路数据，深入探索骨化时序调控的分子机制。