我们都是一条鱼?是的,且看祖先如何长出“手指”


我们都是一条鱼?是的,且看祖先如何长出“手指”



从鱼变人分几步?看祖先如何完成大工程 。
【我们都是一条鱼?是的,且看祖先如何长出“手指”】希望螈化石 | 《自然》杂志
作者 | 刘森 辽宁古生物博物馆 展览部主任
当你掏出手机, 用拇指滑动屏幕, 阅读这篇文章的时候, 或许不会想到, 这几个对我们来说再平常不过的动作, 却是源于3亿年前一群不甘平凡的鱼类, 在浅滩中用胸鳍移动身体所作的无数次努力 。
鱼是怎么一步步演变成人类的, 一直是令科学家好奇的问题 。 研究表明, 3亿多年前, 一群肉鳍鱼慢慢爬上陆地, 演化出现生的两栖动物、爬行动物、鸟类和包括人类所属哺乳动物在内的四足脊椎动物 。 这其中, 鱼类登陆是生命演化史上的里程碑式事件 。
但这个过程具体是怎样的?一开始, 鱼类是如何过渡成两栖动物的?至今仍没有足够认识 。
最近, 来自澳大利亚和加拿大的古生物学家们, 揭开了其中重要一环:他们发现了一种古老的螈类——“希望螈”化石, 揭示了鱼鳍向人类手部的演化过程 。 该研究发表在2020年3月18日的《自然》杂志 。
“希望螈”艺术复原图 | KatrinaKenny
长“手指”的鱼
鱼类从水生到陆生环境的转换会遇到许多困难, 其中最重要的挑战, 就是将鳍逐渐演化为有力的四肢, 获得在陆地上运动的能力 。
之前人们已经发现了一些关键化石 。
一个是泥盆纪晚期的提塔利克鱼, 它的鳍和鱼类祖先相比变得更小也更简单了 。 其胸鳍的鳍条很不对称, 科学家推测在其底部已经形成了一层“掌心肉”, 并且具有骨骼支撑, 只是还没有长出明确的指骨 。
提塔利克鱼的鳍不足以支撑其上陆, 但可以帮助它们在水底移动 。
同样生活在泥盆纪晚期, 被认为是“最早四足动物”的的鱼石螈和棘螈, 则已经抛弃了由鳍条支撑的胸鳍和腹鳍, 取而代之的是由骨骼支撑的四肢, 包括数量不等的手指(原为鳍条) 。
这证明它们除了能够在水底移动, 还拥有了一定的陆地移动能力 。
最早的四足动物——鱼石螈, 已经长出了手指(原为鳍条) | 维基百科
但是, 在它们之间, 还缺少了一个关键过渡——既有鳍条, 又有指骨的鱼 。
希望螈的出现正好弥补了这一环 。
承前启后的新化石
在这项新研究中, 研究人员对一块距今3.8亿年前泥盆纪晚期的“希望螈”化石进行了高精度CT扫描, 结果显示, 这种鱼既有鳍条, 也拥有明显的指骨 。
在由鳍条包裹的胸鳍中, 不仅可以清晰地看到肱骨、桡骨+尺骨、腕骨和掌骨(相当于人类的大臂、小臂、手腕和手掌), 还发现了两根明确的指骨, 以及三根可能的指骨 。
希望螈胸鳍骨骼与人类上肢骨骼对比, 图中红色为确认的指骨 | John Long
这一结果告诉我们, 鱼类在离开水之前, 就已经有脊椎动物基本的四肢结构了 。
同时, 经过对比发现, 希望螈比提塔利克鱼更接近四足动物, 填补了鱼类向四足动物演化的重要空白 。
登上陆地, “手指”只是一小步
这是我们“祖先”的高光时刻 。 但我们不免会好奇, “鱼类变人”的全过程是怎样的 。
鱼类要登上陆地, 面对的不仅仅是身体移动的问题, 其他身体结构, 包括呼吸、捕食, 乃至繁殖行为和发育过程, 都要升级换代 。
如此浩大而复杂的工程, 是如何实现的呢?
生物学家认为, 主要经历四个重要的身体结构变化 。

推荐阅读