#科学家首次揭示人类的中耳曾是鱼类用来呼吸的鳃# 目前，已经有充分胚胎和化石证据证明我们的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来，而鱼类的喷水孔又是从何而来？这是困扰学术界长达百年的世纪难题。
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞（瑞典）三国科学家，以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果，首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀，而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气，适应陆地生活的重要参照。
困扰学术界的百年难题
早在1822年，法国解剖学家圣西兰就发表了他的经典著作《解剖哲学》, 先验性的提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔（Carl Gegenbaur）第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森（Watson）进一步提出了 “自由舌弓理论”（aphetohyoidean theory），该理论认为：有颌类中支持颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。
这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找这样一个未退化鳃裂的热潮。经过一个世纪的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，也没有找到确切化石证据。
来自中国的化石证据
从2002年起，研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作，并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石，后来把它命名为曙鱼（Shuyu）。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本，而且个头而都非常的小，只有我们的指甲盖那么大，非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年，研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原，前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建，在只有指甲大小的脑颅里，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现，盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分，这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙，也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲，这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比，曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态，因此，很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓，它的颌弓正好位于眶孔之后，形成眶后壁，而且盔甲鱼只有7对咽弓，分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时，曙鱼脑神经也得到了很精确复原，颜面神经从后脑发出后，沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此，鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据，均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断，舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力，终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料，从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而非退化的喷水孔，从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
咽鼓管曾是鱼类呼吸的主要通道
在此基础上，研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明：随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂，头甲前发育了异常发达的中背孔（单鼻孔），来充当吸入水流的主要呼吸器官，因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊， 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃， 半鳃具有鳃丝，是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源，有颌类成功演化出了双鼻孔， 但是双鼻孔并不与口腔相通， 没有呼吸功能，只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少， 因此眼睛后的第一鳃囊（舌颌囊）被改造成了喷水孔， 成为主要的呼吸器官，这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生， 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类（沟鳞鱼）和最进步的全颌盾皮鱼类（麒麟鱼）均已经具有了喷水孔，因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流， 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气，如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面，通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气，并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明，早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔又成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸，进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。
这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，经过修饰，逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终进入到我们的中耳，演化为我们中耳的三块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此，如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的，而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
如今咽鼓管就像我们的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它却曾经是鱼类呼吸的主要通道，如今却成了鱼类遗留给我们的演化残迹。换句话说，我们鱼祖先曾经用我们的耳朵来呼吸，生物演化就是如此的奇妙。
该研究的共同作者包括中国科学院院士朱敏，英国皇家科学院院士Philip C.J. Donoghue和瑞典皇家科学院院士Per E. Ahlberg。
该研究得到中国科学院战略性科技先导专项，国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。
相关论文信息：https://t.cn/A6XW88ZY（作者：崔雪芹 来源：中国科学报）
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞（瑞典）三国科学家，以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果，首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀，而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气，适应陆地生活的重要参照。
困扰学术界的百年难题
早在1822年，法国解剖学家圣西兰就发表了他的经典著作《解剖哲学》, 先验性的提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔（Carl Gegenbaur）第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森（Watson）进一步提出了 “自由舌弓理论”（aphetohyoidean theory），该理论认为：有颌类中支持颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。
这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找这样一个未退化鳃裂的热潮。经过一个世纪的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，也没有找到确切化石证据。
来自中国的化石证据
从2002年起，研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作，并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石，后来把它命名为曙鱼（Shuyu）。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本，而且个头而都非常的小，只有我们的指甲盖那么大，非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年，研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原，前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建，在只有指甲大小的脑颅里，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现，盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分，这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙，也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲，这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比，曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态，因此，很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓，它的颌弓正好位于眶孔之后，形成眶后壁，而且盔甲鱼只有7对咽弓，分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时，曙鱼脑神经也得到了很精确复原，颜面神经从后脑发出后，沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此，鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据，均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断，舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力，终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料，从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而非退化的喷水孔，从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
咽鼓管曾是鱼类呼吸的主要通道
在此基础上，研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明：随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂，头甲前发育了异常发达的中背孔（单鼻孔），来充当吸入水流的主要呼吸器官，因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊， 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃， 半鳃具有鳃丝，是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源，有颌类成功演化出了双鼻孔， 但是双鼻孔并不与口腔相通， 没有呼吸功能，只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少， 因此眼睛后的第一鳃囊（舌颌囊）被改造成了喷水孔， 成为主要的呼吸器官，这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生， 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类（沟鳞鱼）和最进步的全颌盾皮鱼类（麒麟鱼）均已经具有了喷水孔，因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流， 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气，如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面，通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气，并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明，早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔又成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸，进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。
这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，经过修饰，逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终进入到我们的中耳，演化为我们中耳的三块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此，如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的，而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
如今咽鼓管就像我们的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它却曾经是鱼类呼吸的主要通道，如今却成了鱼类遗留给我们的演化残迹。换句话说，我们鱼祖先曾经用我们的耳朵来呼吸，生物演化就是如此的奇妙。
该研究的共同作者包括中国科学院院士朱敏，英国皇家科学院院士Philip C.J. Donoghue和瑞典皇家科学院院士Per E. Ahlberg。
该研究得到中国科学院战略性科技先导专项，国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。
相关论文信息：https://t.cn/A6XW88ZY（作者：崔雪芹 来源：中国科学报）
https://t.cn/A6Xl8juk#喜迎山东省第十二次党代会#
两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”。五年之变，究竟能有多大？
最近，有一篇《山东变了》的网文颇受关注。文章用权威数据说山东之变：“2021年工业互联网平台创新领航应用案例”榜单中，山东23家工业互联网应用企业榜上有名，全国首位；全国110家“智能制造示范工厂”里，山东拥有12家，仅次于广东的13家；全国六批共455家国家级“单项冠军”示范企业中，山东有109家居全国第一。
此外，在世界“灯塔工厂”名单中，中国拥有37家，全球第一，37家里只有24家是真正的本土品牌本土工厂，而山东品牌工厂独占6家，全国第一；在农业农村部管理干部学院和阿里研究院联合公布的2021年全国“农产品数字化百强县”中，山东有17个县市上榜，全国第一；在全国2021数字经济城市发展百强榜上，山东共13个城市入围，与江苏并列全国第一，菏泽以拥有516个淘宝村的傲人成绩位居全国城市第一……文章说，山东只是低调，而不是保守，只是不声，而非不为。山东“光而不耀”。
虽然山东一直保持不俗的发展成就，但这5年似乎格外引人注目。
五年间，山东经济发生了什么？
五年，是新和旧的变奏。
长期以来，山东传统产业占比高，其中又以重工业企业为多，人们形象地将山东产业特点概括为“粗、黑、重”。2018年1月，国务院正式批复关于山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案，这是我国第一个以新旧动能转换为主题的区域发展战略。把握重大历史机遇，肩负重任，山东以滚石上山的劲头、爬坡过坎的勇气，坚定不移推动新旧动能转换。
“老树”发新芽，新动能来自于传统产业改造提升。在山东能源鲁西矿业新巨龙公司，工人按下远程控制按钮，井下工作面整套智能化系统启动，采煤设备自如运转，记忆割煤、自动推溜、跟机移架、信息传送，一切井然有序。滚滚的“乌金”如流水般“奔”向地面，整个过程清洁无尘、人机分离。穿着干净工装，就把煤采了！这一转变得益于山东能源集团推行的“智慧矿山”建设，传统煤炭开采通过嫁接新技术，迸发出新活力。
不仅是山东能源集团。山东聚焦传统动能改造升级，传统优势夯实塑强。2018年以来，山东实施投资500万元以上技改项目3.8万个，投资规模居全国首位。2021年，山东高端装备制造业增加值占装备工业比重达46.4%，高端化工增加值占高耗能行业比重达28.1%，均比2017年显著提升。改造提升后的装备制造、化工等传统产业，焕发出新的活力。
新树开新花，新动能来自“四新”经济的培育壮大。“四新”经济增加值占比由2017年的21.7%提高到2021年的31.7%，占比提高10个百分点。从投资看，代表产业链高端化和新兴产业的投资增势明显。2021年“四新”经济投资同比增长5.8%，占全部投资比重达到51.2%；高新技术产业投资增长11.6%，高于全部投资5.6个百分点。引人关注的是，省级以上“专精特新”中小企业中，72.4%的属于省新旧动能转换“十强”重点产业领域。
五年，是重和轻的变奏。
动能转换带来产业结构优化，山东三次产业结构轻重之变，突出表现是服务业增速连续多年高于GDP增速，成为全省经济高质量发展的主引擎。2017年时，山东三次产业构成为6.7：45.3：48.0；2021年，山东三次产业结构变为7.3∶39.9∶52.8，服务业对山东经济增长贡献率达到59.5%。
在当前发展阶段下，服务业比重的提高意味着经济发展质量的不断提升，服务业对经济增长的贡献率提高，对拉动经济、稳定就业、满足人民日益增长的物质文化需要，有很好的推动作用。尤其是在疫情影响下，实体经济受到的冲击比较大，服务业就成为拉动经济增长的重要力量。
产业结构持续优化，也体现在三次产业内部。农业方面，特色产业向价值链高端延伸。2021年粮食继续增产之外，蔬果肉蛋奶等重要农产品供给保障有力，蔬菜总产量8801.1万吨，居全国首位。工业方面，2021年，装备制造业、高技术制造业等体现工业高质量发展方向的行业实现快速增长，增加值分别增长10.5%和18.5%，工业机器人、传感器、光电子器件等新产品产量分别增长38.7%、22.7%和73.1%。
产业结构持续优化，还体现在企业市场主体的增减特别是中小企业的增加上。据山东省工商局数据，2017年底，山东省实有市场主体806.8万户，而到2021年，山东市场主体规模大幅增加，年末突破1300万户，4年多了将近500万户。
从2017年开始，山东省实施瞪羚企业认定培育和奖励行动计划，到2019年底，三批共培育瞪羚企业337家、独角兽企业8家。到今年，山东已累计培育有效期内的省级专精特新中小企业3424家、瞪羚企业1140家、独角兽企业20家，共获评国家级专精特新“小巨人”企业362家，数量居全国第三位。
过去因为国有企业多而素称“大象经济”的山东省，因为代表新经济和高成长性的“瞪羚企业”和“独角兽”不断涌现，正实现从“大象漫步”向“千羚竞驰”的转变。
五年，是实和虚的变奏。
《荀子•劝学》：君子性非异也，善假于物也。实是实体经济，虚是虚拟经济，善假于“网”，线下和线上融合，是山东经济涅槃重生的重要力量。
在传统产业占比达70%的淄博，如今已是工业互联网创新发展先行区，企业从智慧数字改造中尝到“甜头”。从前，作为传统高能耗企业，鲁中耐材每条窑炉产线每天需使用约5000立方燃气，能耗成本占到企业总成本的20%—30%，鲁中耐材与卡奥斯COSMOPlat共同开启智慧数字窑炉改造项目，依托平台的智慧物联技术对隧道窑产线进行改造，实现窑炉燃气基于烧成曲线的物联自动控制，并将生产和设备数据实时上传至新上线的数字化窑炉工业互联网平台。改造后，每条产线一年能耗费用就降低了100多万，基本收回了改造投入。淄博有大量如鲁中耐材这样的企业，仅从窑炉改造一项来看，淄博就拥有上千家窑炉工业企业、超过4000条窑炉产线的巨大潜力。
工业互联网对传统产业改造升级，在山东各地屡见不鲜。在泰安，石横特钢集团用工业互联网智能配煤系统后，焦炭质量预测准确率平均达到98%，这是一个以往极难达到的数值，每吨焦炭生产的用煤成本相较以往平均降低15元左右，每年可节省煤炭成本近1500万元。
山东工业突出智数赋能增效，加速向高端迈进。根据山东省政府新闻办发布会透露的信息，山东工业突出智数赋能增效，加速向高端迈进。2021年，山东装备制造业、高技术制造业增加值分别增长10.5%和18.5%，工业机器人、传感器、光电子器件等新产品产量分别增长38.7%、22.7%和73.1%。建设省级工业互联网平台115个，“上云用云”企业超过35万家。
互联网对农业也是一场革命。在潍坊寿光市洛城街道东华蔬菜专业合作社，菜农卖菜只需刷一下卡，一部手机就能把蔬菜交易接入“云端”，实现“云”上交易。在德州宁津县，天空地一体化智慧农业大数据平台二期项目，拿起手机就能随时查看田间作物生长情况；点点鼠标无人拖拉机自动耕地、施肥，收割；不出家门就能在线对话农业专家……实现了农户“脚不沾泥，手不沾水”，即可完成耕、种、管、收等各环节的无人化作业。
智慧农业，大大促进了产销对接。高青县纽澜地品牌黑牛2021年已进入24个城市310家阿里巴巴盒马门店，年销售额突破6亿元。高青纽澜地线上盒马的消费订单非常大，即使疫情期间，生鲜肉销售实现300%增长。虚实结合——线下实体生产，线上打通消费市场，成为理想的经营模式。
2021年，山东信息技术产业营收突破1.2万亿元，数字经济核心产业增加值占GDP比重超过6%，数字经济规模总量位居全国第三。2022年山东省政府工作报告明确提出，今年底全省16个地市全部建成并用好“城市大脑”，并建设1200个智慧社区，打造2000个惠民应用场景……
五年之变，离不开勇于正视短板。鲁迅先生说，必须敢于正视，这才可望敢想，敢说，敢做，敢当。五年来，山东正是不回避现实问题，敢于正视和解决自身发展中的短板问题。山东牢牢抓住用好综合试验区建设这个重大历史性机遇，重点突出特色，着力实现突破，确保在激烈的区域竞争中立于不败之地。
五年之变，离不开把发展优势转化成发展胜势。山东九个方面比较优势突出，山东把九大比较优势利用好，保持好，发挥好，把发展优势转化成发展胜势。
五年之变，离不开矢志不渝抓创新。山东提出“十大创新”，把创新摆在发展全局的核心位置，持续增强经济社会发展创新力……
如果说高质量发展是中国经济的一场大考，新旧动能转换就是这场大考中的山东卷。
五年，山东顶住阵痛、攻坚克难，努力在转方式、调结构、增效益上发挥“领头雁”作用。
五年，新旧动能转换的体制机制发生系统性、整体性、历史性重塑，重点领域短板弱项出现趋势性、转折性、关键性变化，山东发展呈现出由“量”到“质”、由“形”到“势”根本性转变。
五年之变，究竟能有多大？
历史中写着答案，未来将有更好的答卷。
两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”。五年之变，究竟能有多大？
最近，有一篇《山东变了》的网文颇受关注。文章用权威数据说山东之变：“2021年工业互联网平台创新领航应用案例”榜单中，山东23家工业互联网应用企业榜上有名，全国首位；全国110家“智能制造示范工厂”里，山东拥有12家，仅次于广东的13家；全国六批共455家国家级“单项冠军”示范企业中，山东有109家居全国第一。
此外，在世界“灯塔工厂”名单中，中国拥有37家，全球第一，37家里只有24家是真正的本土品牌本土工厂，而山东品牌工厂独占6家，全国第一；在农业农村部管理干部学院和阿里研究院联合公布的2021年全国“农产品数字化百强县”中，山东有17个县市上榜，全国第一；在全国2021数字经济城市发展百强榜上，山东共13个城市入围，与江苏并列全国第一，菏泽以拥有516个淘宝村的傲人成绩位居全国城市第一……文章说，山东只是低调，而不是保守，只是不声，而非不为。山东“光而不耀”。
虽然山东一直保持不俗的发展成就，但这5年似乎格外引人注目。
五年间，山东经济发生了什么？
五年，是新和旧的变奏。
长期以来，山东传统产业占比高，其中又以重工业企业为多，人们形象地将山东产业特点概括为“粗、黑、重”。2018年1月，国务院正式批复关于山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案，这是我国第一个以新旧动能转换为主题的区域发展战略。把握重大历史机遇，肩负重任，山东以滚石上山的劲头、爬坡过坎的勇气，坚定不移推动新旧动能转换。
“老树”发新芽，新动能来自于传统产业改造提升。在山东能源鲁西矿业新巨龙公司，工人按下远程控制按钮，井下工作面整套智能化系统启动，采煤设备自如运转，记忆割煤、自动推溜、跟机移架、信息传送，一切井然有序。滚滚的“乌金”如流水般“奔”向地面，整个过程清洁无尘、人机分离。穿着干净工装，就把煤采了！这一转变得益于山东能源集团推行的“智慧矿山”建设，传统煤炭开采通过嫁接新技术，迸发出新活力。
不仅是山东能源集团。山东聚焦传统动能改造升级，传统优势夯实塑强。2018年以来，山东实施投资500万元以上技改项目3.8万个，投资规模居全国首位。2021年，山东高端装备制造业增加值占装备工业比重达46.4%，高端化工增加值占高耗能行业比重达28.1%，均比2017年显著提升。改造提升后的装备制造、化工等传统产业，焕发出新的活力。
新树开新花，新动能来自“四新”经济的培育壮大。“四新”经济增加值占比由2017年的21.7%提高到2021年的31.7%，占比提高10个百分点。从投资看，代表产业链高端化和新兴产业的投资增势明显。2021年“四新”经济投资同比增长5.8%，占全部投资比重达到51.2%；高新技术产业投资增长11.6%，高于全部投资5.6个百分点。引人关注的是，省级以上“专精特新”中小企业中，72.4%的属于省新旧动能转换“十强”重点产业领域。
五年，是重和轻的变奏。
动能转换带来产业结构优化，山东三次产业结构轻重之变，突出表现是服务业增速连续多年高于GDP增速，成为全省经济高质量发展的主引擎。2017年时，山东三次产业构成为6.7：45.3：48.0；2021年，山东三次产业结构变为7.3∶39.9∶52.8，服务业对山东经济增长贡献率达到59.5%。
在当前发展阶段下，服务业比重的提高意味着经济发展质量的不断提升，服务业对经济增长的贡献率提高，对拉动经济、稳定就业、满足人民日益增长的物质文化需要，有很好的推动作用。尤其是在疫情影响下，实体经济受到的冲击比较大，服务业就成为拉动经济增长的重要力量。
产业结构持续优化，也体现在三次产业内部。农业方面，特色产业向价值链高端延伸。2021年粮食继续增产之外，蔬果肉蛋奶等重要农产品供给保障有力，蔬菜总产量8801.1万吨，居全国首位。工业方面，2021年，装备制造业、高技术制造业等体现工业高质量发展方向的行业实现快速增长，增加值分别增长10.5%和18.5%，工业机器人、传感器、光电子器件等新产品产量分别增长38.7%、22.7%和73.1%。
产业结构持续优化，还体现在企业市场主体的增减特别是中小企业的增加上。据山东省工商局数据，2017年底，山东省实有市场主体806.8万户，而到2021年，山东市场主体规模大幅增加，年末突破1300万户，4年多了将近500万户。
从2017年开始，山东省实施瞪羚企业认定培育和奖励行动计划，到2019年底，三批共培育瞪羚企业337家、独角兽企业8家。到今年，山东已累计培育有效期内的省级专精特新中小企业3424家、瞪羚企业1140家、独角兽企业20家，共获评国家级专精特新“小巨人”企业362家，数量居全国第三位。
过去因为国有企业多而素称“大象经济”的山东省，因为代表新经济和高成长性的“瞪羚企业”和“独角兽”不断涌现，正实现从“大象漫步”向“千羚竞驰”的转变。
五年，是实和虚的变奏。
《荀子•劝学》：君子性非异也，善假于物也。实是实体经济，虚是虚拟经济，善假于“网”，线下和线上融合，是山东经济涅槃重生的重要力量。
在传统产业占比达70%的淄博，如今已是工业互联网创新发展先行区，企业从智慧数字改造中尝到“甜头”。从前，作为传统高能耗企业，鲁中耐材每条窑炉产线每天需使用约5000立方燃气，能耗成本占到企业总成本的20%—30%，鲁中耐材与卡奥斯COSMOPlat共同开启智慧数字窑炉改造项目，依托平台的智慧物联技术对隧道窑产线进行改造，实现窑炉燃气基于烧成曲线的物联自动控制，并将生产和设备数据实时上传至新上线的数字化窑炉工业互联网平台。改造后，每条产线一年能耗费用就降低了100多万，基本收回了改造投入。淄博有大量如鲁中耐材这样的企业，仅从窑炉改造一项来看，淄博就拥有上千家窑炉工业企业、超过4000条窑炉产线的巨大潜力。
工业互联网对传统产业改造升级，在山东各地屡见不鲜。在泰安，石横特钢集团用工业互联网智能配煤系统后，焦炭质量预测准确率平均达到98%，这是一个以往极难达到的数值，每吨焦炭生产的用煤成本相较以往平均降低15元左右，每年可节省煤炭成本近1500万元。
山东工业突出智数赋能增效，加速向高端迈进。根据山东省政府新闻办发布会透露的信息，山东工业突出智数赋能增效，加速向高端迈进。2021年，山东装备制造业、高技术制造业增加值分别增长10.5%和18.5%，工业机器人、传感器、光电子器件等新产品产量分别增长38.7%、22.7%和73.1%。建设省级工业互联网平台115个，“上云用云”企业超过35万家。
互联网对农业也是一场革命。在潍坊寿光市洛城街道东华蔬菜专业合作社，菜农卖菜只需刷一下卡，一部手机就能把蔬菜交易接入“云端”，实现“云”上交易。在德州宁津县，天空地一体化智慧农业大数据平台二期项目，拿起手机就能随时查看田间作物生长情况；点点鼠标无人拖拉机自动耕地、施肥，收割；不出家门就能在线对话农业专家……实现了农户“脚不沾泥，手不沾水”，即可完成耕、种、管、收等各环节的无人化作业。
智慧农业，大大促进了产销对接。高青县纽澜地品牌黑牛2021年已进入24个城市310家阿里巴巴盒马门店，年销售额突破6亿元。高青纽澜地线上盒马的消费订单非常大，即使疫情期间，生鲜肉销售实现300%增长。虚实结合——线下实体生产，线上打通消费市场，成为理想的经营模式。
2021年，山东信息技术产业营收突破1.2万亿元，数字经济核心产业增加值占GDP比重超过6%，数字经济规模总量位居全国第三。2022年山东省政府工作报告明确提出，今年底全省16个地市全部建成并用好“城市大脑”，并建设1200个智慧社区，打造2000个惠民应用场景……
五年之变，离不开勇于正视短板。鲁迅先生说，必须敢于正视，这才可望敢想，敢说，敢做，敢当。五年来，山东正是不回避现实问题，敢于正视和解决自身发展中的短板问题。山东牢牢抓住用好综合试验区建设这个重大历史性机遇，重点突出特色，着力实现突破，确保在激烈的区域竞争中立于不败之地。
五年之变，离不开把发展优势转化成发展胜势。山东九个方面比较优势突出，山东把九大比较优势利用好，保持好，发挥好，把发展优势转化成发展胜势。
五年之变，离不开矢志不渝抓创新。山东提出“十大创新”，把创新摆在发展全局的核心位置，持续增强经济社会发展创新力……
如果说高质量发展是中国经济的一场大考，新旧动能转换就是这场大考中的山东卷。
五年，山东顶住阵痛、攻坚克难，努力在转方式、调结构、增效益上发挥“领头雁”作用。
五年，新旧动能转换的体制机制发生系统性、整体性、历史性重塑，重点领域短板弱项出现趋势性、转折性、关键性变化，山东发展呈现出由“量”到“质”、由“形”到“势”根本性转变。
五年之变，究竟能有多大？
历史中写着答案，未来将有更好的答卷。
#科学家揭示人类中耳曾是鱼类用来呼吸的鳃# 目前，已经有充分胚胎和化石证据证明我们的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来，而鱼类的喷水孔又是从何而来？这是困扰学术界长达百年的世纪难题。
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞（瑞典）三国科学家，以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果，首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀，而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气，适应陆地生活的重要参照。
困扰学术界的百年难题
早在1822年，法国解剖学家圣西兰就发表了他的经典著作《解剖哲学》, 先验性的提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔（Carl Gegenbaur）第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森（Watson）进一步提出了 “自由舌弓理论”（aphetohyoidean theory），该理论认为：有颌类中支持颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。
这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找这样一个未退化鳃裂的热潮。经过一个世纪的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，也没有找到确切化石证据。
来自中国的化石证据
从2002年起，研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作，并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石，后来把它命名为曙鱼（Shuyu）。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本，而且个头而都非常的小，只有我们的指甲盖那么大，非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年，研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原，前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建，在只有指甲大小的脑颅里，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现，盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分，这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙，也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲，这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比，曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态，因此，很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓，它的颌弓正好位于眶孔之后，形成眶后壁，而且盔甲鱼只有7对咽弓，分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时，曙鱼脑神经也得到了很精确复原，颜面神经从后脑发出后，沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此，鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据，均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断，舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力，终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料，从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而非退化的喷水孔，从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
咽鼓管曾是鱼类呼吸的主要通道
在此基础上，研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明：随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂，头甲前发育了异常发达的中背孔（单鼻孔），来充当吸入水流的主要呼吸器官，因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊， 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃， 半鳃具有鳃丝，是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源，有颌类成功演化出了双鼻孔， 但是双鼻孔并不与口腔相通， 没有呼吸功能，只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少， 因此眼睛后的第一鳃囊（舌颌囊）被改造成了喷水孔， 成为主要的呼吸器官，这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生， 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类（沟鳞鱼）和最进步的全颌盾皮鱼类（麒麟鱼）均已经具有了喷水孔，因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流， 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气，如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面，通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气，并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明，早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔又成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸，进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。
这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，经过修饰，逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终进入到我们的中耳，演化为我们中耳的三块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此，如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的，而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
如今咽鼓管就像我们的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它却曾经是鱼类呼吸的主要通道，如今却成了鱼类遗留给我们的演化残迹。换句话说，我们鱼祖先曾经用我们的耳朵来呼吸，生物演化就是如此的奇妙。
该研究的共同作者包括中国科学院院士朱敏，英国皇家科学院院士Philip C.J. Donoghue和瑞典皇家科学院院士Per E. Ahlberg。
该研究得到中国科学院战略性科技先导专项，国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。
相关论文信息：https://t.cn/A6XW88ZY（作者：崔雪芹 来源：中国科学报）
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员盖志琨联合中、英、瑞（瑞典）三国科学家，以第一作者身份在《生态和演化前沿》发表了有关脊椎动物喷水孔起源的最新研究成果，首次揭示人类的中耳曾经是鱼类用来呼吸的鳃。
人类中耳包括鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。 鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，是底栖软骨鱼类适应海底生活的生存秘诀，而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气，适应陆地生活的重要参照。
困扰学术界的百年难题
早在1822年，法国解剖学家圣西兰就发表了他的经典著作《解剖哲学》, 先验性的提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔（Carl Gegenbaur）第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森（Watson）进一步提出了 “自由舌弓理论”（aphetohyoidean theory），该理论认为：有颌类中支持颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。
这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找这样一个未退化鳃裂的热潮。经过一个世纪的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，也没有找到确切化石证据。
来自中国的化石证据
从2002年起，研究团队就在浙江长兴志留纪地层中开展野外工作，并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石，后来把它命名为曙鱼（Shuyu）。这些曙鱼化石都是具有三维立体软骨脑颅保存的珍贵标本，而且个头而都非常的小，只有我们的指甲盖那么大，非常适合应用大科学装置同步辐射X射线显微成像技术进行三维无损扫描。
2006年，研究团队把曙鱼的脑颅标本带到了位于瑞士苏黎世的瑞士光源进行了无损扫描。
之后又应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原，前后历时5年总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建，在只有指甲大小的脑颅里，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。
此次研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现，盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分，这与瑞典古生物学家斯天秀1927年对骨甲鱼类的推测如出一辙，也就是说盔甲鱼类的鳃弓跟脑颅愈合成一个主要起防护作用的头甲，这又跟龟鳖类的肋骨扩大愈合成龟甲有着异曲同工之妙。
与骨甲鱼类相比，曙鱼的整个鳃弓还保持了整个脊椎动物的原始状态，因此，很容易从拓扑位置识别出颌弓和舌弓，它的颌弓正好位于眶孔之后，形成眶后壁，而且盔甲鱼只有7对咽弓，分别对应有颌类的颌弓、舌弓和5对鳃弓。
同时，曙鱼脑神经也得到了很精确复原，颜面神经从后脑发出后，沿着内耳前半规管一直通向了眼睛之后的第一鳃囊。因此，鳃囊数目、拓扑学、形态学和神经支配等多方面证据，均指向了盔甲鱼眼睛后面的一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。
从形态上判断，舌颌囊跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判断盔甲鱼的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。但是要想证明它是一个具有正常呼吸功能的鳃，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
为此研究团队又在云南曲靖早泥盆世地层开展了长达数年的野外发掘工作。经过研究团队持续不懈的努力，终于在曲靖面店水库附近西山村组深灰色粉砂岩中首次采集到了第一个在眼睛后第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼的新材料，从而进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而非退化的喷水孔，从而为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
咽鼓管曾是鱼类呼吸的主要通道
在此基础上，研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程，从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
该序列表明：随着盔甲鱼类成对鼻囊的分裂，头甲前发育了异常发达的中背孔（单鼻孔），来充当吸入水流的主要呼吸器官，因此颌弓和舌弓之间的舌颌囊首次发育成了一个完整的鳃囊， 该鳃囊跟后面5个正常的鳃囊一样具有完整的前后半鳃， 半鳃具有鳃丝，是气体交换的主要场所。
随着颌和双鼻孔的起源，有颌类成功演化出了双鼻孔， 但是双鼻孔并不与口腔相通， 没有呼吸功能，只有嗅觉功能。 但是鱼类的呼吸需求并没减少， 因此眼睛后的第一鳃囊（舌颌囊）被改造成了喷水孔， 成为主要的呼吸器官，这在最原始的有颌类盾皮鱼类中就已经发生， 因为最原始的盾皮鱼类胴甲鱼类（沟鳞鱼）和最进步的全颌盾皮鱼类（麒麟鱼）均已经具有了喷水孔，因此喷水孔很可能在有颌类伴中随颌和双鼻孔的出现同时起源的。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流， 而在硬骨鱼类主要用来呼吸空气，如在现生的多鳍鱼就会把头露出水面，通过头顶上被称为“喷水孔”的小孔来呼吸空气，并发出响亮的“吸气声”。
所有这些证据都表明，早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。
随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔又成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸，进一步奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。
这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，经过修饰，逐渐演化成我们中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终进入到我们的中耳，演化为我们中耳的三块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，我们人类最终拥有了灵敏的听觉。
因此，如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，我们可能永远不会演化出如此敏锐的听觉。我们耳朵跟口腔依然是相通的，而联通它们的正是从喷水孔演化而来的咽鼓管。
如今咽鼓管就像我们的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它却曾经是鱼类呼吸的主要通道，如今却成了鱼类遗留给我们的演化残迹。换句话说，我们鱼祖先曾经用我们的耳朵来呼吸，生物演化就是如此的奇妙。
该研究的共同作者包括中国科学院院士朱敏，英国皇家科学院院士Philip C.J. Donoghue和瑞典皇家科学院院士Per E. Ahlberg。
该研究得到中国科学院战略性科技先导专项，国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。
相关论文信息：https://t.cn/A6XW88ZY（作者：崔雪芹 来源：中国科学报）
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