云纹铜禁:“美酒虽好,切勿贪杯”探索四足动物起源的奥秘
第13版:科技生活·探索
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云纹铜禁:“美酒虽好,切勿贪杯”
探索四足动物起源的奥秘
     
 
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2020 年 07 月 21 日 星期 放大 缩小 默认  

探索四足动物起源的奥秘

丁小贝

  人类从哪里来?人类的祖先是谁?当被问到有关人类起源的问题,我们脑海中往往会浮现出“猿”“河姆渡文明”等。在大多数人的潜意识中,人应是由灵长类动物进化而来。但随着研究的深入,越来越多的证据似乎都表明,人类祖先有可能是鱼类。

  A 寻找进化的线索

  一百多年前,达尔文首次提出,古代鱼类登陆演化成为四足动物。在那之后,古生物学家一直致力于寻找我们的祖先。目前大量的科学证据将人类的祖先推向了海洋,这里出现了最古老的脊椎动物——远古鱼类。对于脊椎动物而言,有颌鱼类的出现是演化过程中的一个关键事件。那么,从早期鱼类,到鱼类爬上陆地,这1亿多年的时间里,它们是如何演化的呢?

  在许多人的认识中,水中的鱼和陆地上多姿多彩的鸟兽爬虫有着巨大的差异。19世纪初,法国生物学家艾蒂安·若弗鲁瓦·圣伊莱最早注意到生活在尼罗河中的一种鱼和陆地动物的身体结构拥有一系列共同点。不久之后,达尔文提出的进化论就对此作出了解释:现代鱼类和现代四足动物(四足动物包括青蛙、蜥蜴、鸟、人类等所有陆生脊椎动物和它们回到水中的后代)拥有共同的祖先——古代鱼类。通俗来说,可以理解为 “鱼类登陆演化成为四足动物,人是从鱼演化来的”。在接下来的近两百年内,要解决的问题就变成了:什么鱼?怎样演化成了四足动物?

  B 四足形类肉鳍鱼

  肉鳍鱼类在大约四亿年前的早泥盆世开始了爆发式大发展,这个时代将肉鳍鱼类的整个演化历史分为前后截然不同的两个阶段。在这之前的肉鳍鱼类被归入肉鳍鱼类干群,以梦幻鬼鱼和斑鳞鱼为代表,形态十分原始,甚至并没有发展出典型的肉鳍,它们的鳍与辐鳍鱼类没有多大不同。而在这之后,我们熟悉的肺鱼类、空棘鱼类和四足形类等肉鳍鱼大类群纷纷演化出来,它们通常被统称为肉鳍鱼类冠群或现代肉鳍鱼类。

  而由中科院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员领导的研究小组,在中国云南地区发现的距今4.09亿年的基干四足动物化石,被命名为奇异东生鱼。这是迄今为止发现的最古老的基干四足动物,将四足动物支系的演化历史前推了1000万年。

  在用高精度CT扫描奇异东生鱼的脑颅之后,研究人员吃惊地发现,它的脑中竟然已经有了适应陆地生活的结构。它的垂体有一对与现在两栖动物的垂体前端相似的结构,被称为“腺垂体结节部”。在陆生动物中,这个结构接受晨昏光线信息输入,分泌激素控制昼夜节律。这一发现说明,奇异东生鱼可能生活在光照变化明显的浅水中,它们适应浅水生活环境的许多特点,为四足形类肉鳍鱼最终登上陆地提供了思路。

  C 鼻孔中藏的秘密

  在我国华南,和奇异东生鱼差不多生活在同一时代的四足形类肉鳍鱼还有肯氏鱼。肯氏鱼化石研究最重要的意义是显示了内鼻孔演化的中间状态。人类的鼻子是呼吸器官,但实际上在大多数鱼类中,两对鼻孔全部位于头部外表面,鼻子只是嗅觉器官,与呼吸没有关系。鼻子从嗅觉器官演化为四足动物呼吸道的第一步,是演化出鼻腔在口腔中的开口,也就是内鼻孔。内鼻孔是怎样进入口腔的,过去一直不太清楚。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员发现,肯氏鱼的后面一对鼻孔正好处于口腔内外的交界处。就这样,化石记录完美地保存下了内鼻孔演化的过渡状态。

  在东生鱼和肯氏鱼之后,四足形类肉鳍鱼又分化为两大分支,其中的一支演化出了三列鳍鱼类。三列鳍鱼类和希望螈类可能有很近的亲缘关系,三列鳍鱼类→希望螈类→四足动物的演化序列虽然还不够完美,但已经提供了足够的过渡信息。

  我国目前还没有发现希望螈类的化石,也没有发现过完整的泥盆纪四足动物。不过2004年,曾经在宁夏的晚泥盆世中宁动物群发现过一小段四足动物的下颌骨,它被命名为中国螈。随着研究的深入,也许未来我们还会在中国找到更多的早期四足动物演化证据,帮助我们揭开四足动物起源的奥秘。

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