由日本RIKEN先鋒研究集群(CPR)的Shigeru Kuratani領導的進化形態學實驗室跟合作者一起發現了神秘的古代魚類脊椎動物Palaeospondylus可能是包括人類在內的四肢動物的最早祖先之一的證據。該研究於5月25日發表在科學雜誌《自然》上，其揭開了這種來自過去深處的奇怪動物的面紗並確定了它在進化樹上的位置。
Palaeospondylus是一種小型魚類脊椎動物，約5厘米長，它有一個類似鰻魚的身體，生活在約3.9億年前的泥盆紀時期。儘管化石非常豐富，但自從1890年被發現以來，它的小尺寸及通過CT掃描和蠟像模型進行的顱骨重建的質量非常差，這使得確定它們在進化樹上的位置非常困難。研究人員們認為它跟有頜魚和無頜魚都有共同的特徵，而它的身體作為一個謎，一直令進化論科學家感到困惑。在幾個不尋常的特徵中，最令人困惑的是化石記錄中沒有牙齒或皮骨。
為了解決其中的一些問題，研究人員使用了強大的RIKEN SPring-8同步加速器以利用同步加速器輻射的X射線生成高分辨率的微型CT掃描圖。此外，跟大多數使用挖掘出的化石頭部的研究不同，新研究使用了精心挑選的化石，其中頭部仍完全嵌入岩石中。這項研究的論文第一作者Tatsuya Hirasawa表示：“選擇最好的標本進行微型CT掃描並仔細修剪掉頭骨化石周圍的岩石使我們能夠提高掃描的分辨率。儘管不是很尖端的技術，但這些準備工作無疑是我們取得成就的關鍵。”
高分辨率的掃描顯示了多個重要特徵。首先，研究人員發現了三個半圓形的管子，其清楚地表明了有顎脊椎動物的內耳形態。這解決了一個問題，因為以前的研究表明，Palaeospondylus在進化上更接近於原始的無頜脊椎動物。接下來，他們發現了關鍵的顱骨特徵，進而將Palaeospondylus歸入四足動物類別，該類別是由四足動物–四肢動物及其最接近的古代親屬組成。一些分析顯示，Palaeospondylus跟有肢體的四足動物的關係比跟其他許多仍保留鰭的已知四足動物的關係更密切。
然而跟一般的四足動物不同，牙齒、皮骨和成對的附屬物從未跟Palaeospondylus化石聯繫在一起，儘管這些特徵很容易在蘇格蘭Achanarras魚床中生活在同一時間和同一地點的其他動物的化石中找到。缺乏這些特徵可以解釋為一組發育特徵的分裂，從而導致了類似幼蟲的身體。Hirasawa指出：“這些特徵是否在進化中喪失或正常的發育在化石中半途凍結，可能永遠不會知道。儘管如此，這種異步進化可能促進了像四肢這樣的新特徵的發展。”
Kuratani和他的研究小組並沒有將他們對早期脊椎動物進化的研究局限於化石記錄。他們還利用分子生物學和遺傳學來研究關鍵的現代脊椎動物的發育胚胎。“Palaeospondylus的奇怪形態，跟四足動物幼蟲的形態相當，從發育遺傳學的角度來看，非常有趣，”Hirasawa說道，“考慮到這一點，我們將繼續研究帶來這種和其他形態變化的發育遺傳學，這些變化發生在脊椎動物歷史中的水到陸地的過渡期”。”