早在恐龙出现在地球上之前，凶猛的掠食性鱼类就已经进化出了具有破碎作用的下颌和锋利的牙齿，以便在古代海洋中生存并实现多样化。
弗林德斯大学的研究人员使用了一种新的技术组合来探索这些被称为盾皮鱼的铠甲鱼（4亿多年前最早进化出下巴和牙齿的脊椎动物）如何在曾经覆盖现在西澳大利亚北部地区的异国古礁上捕获猎物。
科学家们惊讶地发现，这些最早的有颌鱼在史前澳大利亚丰富的海洋生态系统中进化出了两种不同的咬合其他装甲猎物的方式。
“在早期脊椎动物进化过程中，盾皮鱼尝试了一系列非凡的下巴形状和咬合部位，”ARC 未来研究员 Alice Clement 博士说道。 “它们提供了一个难得的机会来了解一些最早的颌骨如何专门适应不同的饮食。”
较小的物种依靠宽阔的平板将猎物整个粉碎，而较大的物种则发展出类似武器的牙齿，可以刺穿并破裂太大而难以吞咽的带壳和装甲猎物。
弗林德斯古生物学实验室的克莱门特博士说：“我们知道，以坚硬食物为食的动物往往会进化出更强壮的下巴和更宽、更平坦的破碎表面，但这并不完全是我们在分析中发现的。”
研究人员使用一种新的有限元分析技术，通过计算机模拟和对其咬合表面的三维分析，重建了其中八个物种在 3.85 亿年前如何在海洋中进食。
该研究的第一作者雷克斯·米切尔博士发表在《科学报告》上，他研究饮食与头骨形状之间的关系，以解释生态学和进化论。
弗林德斯大学科学与工程学院的米切尔博士说：“与包括人类在内的许多现代动物不同，盾皮鱼没有一块下颌骨。相反，它们的下颌由软骨支撑的成对骨板组成，表面从宽大的磨板到带有齿状结构的锋利切削刃。”
研究人员对化石颌骨的 3D 模型进行了数字咬合模拟，以测量它们承受咬合力的能力，然后将这些结果与每个物种咬合表面的复杂性进行比较。
他们没有找到简单的关系，而是发现最大和最小的盾皮鱼都拥有最坚固的下颌来处理硬咬合，尽管使用完全不同的咬合工具。较小的物种具有宽阔、几乎没有特征的磨削板，而较大的物种则具有高度复杂、升高的牙齿表面。
“这是一个有趣的惊喜，”博士生兼合著者奥斯汀·菲茨帕特里克说。 “较小和较大的动物都发育出了强壮的下巴，但它们以完全不同的方式解决了加工较硬食物的问题。”
研究人员认为，答案在于捕食者和猎物在咬住有着坚硬外壳的猎物时体型大小之间的关系。
较小的装甲猎物可以简单地用嘴整个吞下并在宽阔的平板之间压碎。然而，较大的猎物必须首先被切成小块才能被吃掉。这需要更复杂的牙齿结构，能够在压碎装甲之前刺穿它。
研究中最大的物种拥有沿着凸起的骨脊排列的牙齿，形成的结构与中世纪的穿刺武器（如战锤和滑轮）的头部惊人地相似。这表明这种鱼用它的下颚刺穿猎物的甲壳或盔甲，然后将它们撕成可处理的碎片。
研究结果表明，地球上最早的有颌脊椎动物以坚硬物体为食并不是通过单一的进化解决方案实现的。相反，进化产生了多种下颌设计，使盾皮鱼能够在古代珊瑚礁生态系统中捕食不同的猎物。
弗林德斯名誉教授约翰·朗（John Long）是最新研究的另一位合著者，过去 40 年来一直在西澳化石遗址工作，并发现了本研究中使用的一些标本。
西澳举世闻名的 Gogo 地层一直是长期研究的焦点，包括与当地 Gooniyandi 和 Gogo 社区的合作。
“自 2013 年以来，盾皮鱼一直与我们的进化直接相关，作为从鱼类到人类的谱系的开始。了解盾皮鱼现在对于揭示人体结构的起源至关重要，”龙教授补充道。 “我们的工作有助于在所谓的‘鱼类时代’期间了解古泥盆纪珊瑚礁的生态位分离和生态专业化，现在被认为是从鱼类到人类的长线。”
D Rex Mitchell、Kate Trinajstic（科廷大学）、John A Long、Austin N Fitzpatrick、Joshua Bland 和 Alice M Clement 发表的文章“硬物进食适应推断泥盆纪盾皮鱼中相对捕食者与猎物的大小关系”(2026) 发表在《科学报告》上。 DOI：10.1038/s41598-026-57261-3。
致谢：这项工作得到了澳大利亚研究委员会发现项目资助（DP 220100825 和 DP 240102156）的支持。感谢 Gooniyandi 和 Gogo 社区获取样本。
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