從鰭到手進(jìn)化過程中它們經(jīng)歷了什么？科學(xué)家找到魚類登陸過程中的關(guān)鍵化石——希望螈

2025-12-05 10:34:26 分類：焦點(diǎn) 閱讀(438)

從鰭到手進(jìn)化過程中它們經(jīng)歷了什么？科學(xué)家找到魚類登陸過程中的關(guān)鍵化石——希望螈
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日?qǐng)?bào)（付麗麗）：希望螈的指骨雖然看起來只是一些細(xì)小的骨骼，但它們對(duì)四肢的到手登陸支撐能力起到了重要作用。鰭中的進(jìn)化經(jīng)歷成都武侯（小姐過夜服務(wù)）小姐vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)這些小骨骼讓它們能將重量靈活且均勻地分散給整個(gè)鰭。擁有指骨后，過程過程關(guān)鍵這些魚類就能在水底或短暫地在陸地上支撐起自己沉重的中們找到中身體。
小時(shí)候，什科我們總會(huì)很好奇，學(xué)家希望人類是魚類螈從哪兒來的，祖先是化石誰？其實(shí)，不只是從鰭普通人，人類起源問題，到手登陸也一直是進(jìn)化經(jīng)歷科學(xué)家在苦苦探究的。
3億多年前，過程過程關(guān)鍵一部分魚類登上陸地，中們找到中最終演化出包括人類在內(nèi)的什科種類繁多的陸生脊椎動(dòng)物。魚類登陸是生命演化史上的重要事件，但魚類是如何向陸生脊椎動(dòng)物過渡的，至今仍缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。
近日，有媒體報(bào)道，在《自然》上發(fā)表的論文指出，科學(xué)家找到了魚類登陸過程中的關(guān)鍵化石——希望螈，這是人類首次在已知?jiǎng)游锘砩习l(fā)現(xiàn)手指與鰭“鎖”在一起的現(xiàn)象，揭示了人類的手部是如何由遠(yuǎn)古魚類的魚鰭一步步進(jìn)化而來的。
從鰭到指缺少重要過渡環(huán)節(jié)
要想知道人類的手部是如何由遠(yuǎn)古魚類的鰭一步步進(jìn)化而來，首先要知道魚類是如何向陸地脊椎動(dòng)物過渡的？
中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所副研究員盧靜在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說，所有陸地脊椎動(dòng)物統(tǒng)稱為四足動(dòng)物。四足動(dòng)物是由魚類演化而來，為了在兩者中間作出區(qū)分，一般把長(zhǎng)著鰭的定義為魚，長(zhǎng)著指/趾的定義為四足動(dòng)物，所以偶鰭（魚的成都武侯（小姐過夜服務(wù)）小姐vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)胸鰭和腹鰭）到四肢，特別是指的演化至關(guān)重要。對(duì)魚類演變成四足動(dòng)物過程的詳細(xì)了解，是古生物學(xué)在近200年學(xué)科歷史中取得的最大成就之一。
“魚類在真正登上陸地演化出四足動(dòng)物前，有一系列的過渡形態(tài)。”盧靜說，其中最重要的有幾個(gè)，一是現(xiàn)存的肉鰭魚類拉蒂邁魚，拉蒂邁魚保留了很多肉鰭魚類的祖先形態(tài)，但它離四足動(dòng)物還很遠(yuǎn)。二是真掌鰭魚，這是一種很“進(jìn)步”的泥盆紀(jì)四足形類肉鰭魚，它們基本還是魚的樣子，并沒有四足，已經(jīng)適應(yīng)在較淺的水域中生活，有點(diǎn)像今天的烏鱧，但并不會(huì)爬到岸上去。接下來就是最早的四足動(dòng)物代表，魚石螈和棘螈，它們?yōu)樽钤绲乃淖銊?dòng)物的身體構(gòu)造和生活狀態(tài)，特別是四肢的發(fā)育和演化提供了突破性的資料。
盧靜表示，在真掌鰭魚，和魚石螈、棘螈中間處于關(guān)鍵過渡位置的“半魚半螈”的生物，就是希望螈類。希望螈類目前發(fā)現(xiàn)3個(gè)屬：希望螈、潘氏魚和提克塔利克魚。
提克塔利克魚是希望螈類中的知名成員，它的鰭已經(jīng)向四肢的方向演變。提克塔利克魚胸鰭的鰭條很不對(duì)稱，腹側(cè)的鰭條比背側(cè)的鰭條小好幾倍，研究者推測(cè)，這可能說明在胸鰭的底部，形成了一層肌肉。這層肌肉類似于四足動(dòng)物掌心的肉，盡管還不足以支撐它們上陸，但可以幫助它們?cè)诤拥滓苿?dòng)。但是，提克塔利克魚的鰭骨則更接近真掌鰭魚，特別是末端骨骼很少，無法鑒別出明顯的“指頭”。
而魚石螈和棘螈，它們雖然保留有魚類特征，但胸鰭和腹鰭的鰭條已經(jīng)完全退化，取而代之的，是由骨骼支撐的四肢和數(shù)量不等的手指，這證明它們已經(jīng)做好了在陸地生活的準(zhǔn)備。不過其他證據(jù)顯示，它們可能主要還是在水環(huán)境中生活，四肢用來在水底移動(dòng)身體，棘螈也許是完全水生的，魚石螈則已經(jīng)可以在陸地上移動(dòng)，姿態(tài)可能和今天的海豹很像。
無論是有鰭條但沒有指骨的提克塔利克魚，還是沒有鰭條但有指骨的魚石螈和棘螈，都為魚類向兩棲動(dòng)物的演變提供了重要線索。但在它們中間，還缺少了一個(gè)關(guān)鍵的過渡環(huán)節(jié)——既有魚的鰭條，又已經(jīng)演化出指骨的魚類。
我們的手指或起源于它的鰭
希望螈的出現(xiàn)，補(bǔ)上了這缺失的關(guān)鍵一環(huán)。
加拿大魁北克大學(xué)穆斯基校區(qū)和澳大利亞福林德斯大學(xué)的研究者用CT掃描了一件完整保存的希望螈標(biāo)本。三維復(fù)原結(jié)果顯示，這種魚既有發(fā)達(dá)的鰭條，也擁有明顯的指骨。在鰭條包裹的胸鰭中，不僅可以清晰地看到肱骨（對(duì)應(yīng)我們的大臂）、橈骨和尺骨（小臂）、腕骨（手腕）、掌骨（手掌），甚至還發(fā)現(xiàn)了兩根明確的指骨，以及3根可能的指骨。
“這是第一次在魚類中觀察到指骨和鰭條共存。”論文作者之一、福林德斯大學(xué)的古生物與地層學(xué)教授約翰·朗介紹，指骨雖然看起來只是一些細(xì)小的骨骼，并不起眼，但它其實(shí)對(duì)四肢的支撐能力起到了重要作用。鰭中的這些小骨骼讓它們能將重量靈活且均勻地分散給整個(gè)鰭。擁有指骨后，這些魚類就能在水底或短暫地在陸地上支撐起自己沉重的身體。
盧靜恰巧與該研究的幾位作者認(rèn)識(shí)。“他們?nèi)ツ甓紖⒓恿宋覀兘M織的早期脊椎動(dòng)物年會(huì)，并在會(huì)上作了有關(guān)這項(xiàng)研究的報(bào)告。”盧靜說，希望螈的樣子有點(diǎn)像大鯢、鱷魚和鲇魚的混合體。它的頭和鱷魚非常像，身體有些像大鯢，但在水中游動(dòng)的身姿比大鯢飄逸，更像一條大鲇魚。它的“手”外觀可能像現(xiàn)代澳洲肺魚的鰭，但更強(qiáng)壯，也許能短暫地在淺水中支撐身體，但是這所謂的“手”從外觀看還是魚鰭，有明顯的扇狀的鰭條部分，也并沒有裂開變成有功能的指，所以它還不能算是四足動(dòng)物。
“提克塔利克魚和真掌鰭魚的鰭都沒有希望螈這樣，數(shù)量這么多，和指骨一樣排列的小鰭骨。上面說過，有沒有指在傳統(tǒng)上是區(qū)分魚和四足動(dòng)物最重要的一個(gè)特征，所以說希望螈的鰭是處于偶鰭向四肢過渡的關(guān)鍵階段。論文的作者甚至認(rèn)為，希望螈已經(jīng)模糊了魚和四足動(dòng)物之間的界限。”盧靜強(qiáng)調(diào)。
那么，能不能就此說希望螈是人類的直系祖先呢？
盧靜認(rèn)為，生命演化是極其復(fù)雜、精細(xì)的過程，而化石記錄則相對(duì)極為零落。因此，總覽生命之樹，嚴(yán)格意義上的直系祖先是不可能找到的，找到的永遠(yuǎn)只是或近或遠(yuǎn)的“表親”，它們身上可能有很多真正直系祖先的特征，但也有一定比例自身獨(dú)有的特征，但哪些是祖先特征，哪些是獨(dú)有特征，往往并不容易確定。
不過這些化石“表親”中，有些無論在形態(tài)和親緣關(guān)系上都可能已經(jīng)非常接近真正的直系祖先，只是這里的“非常接近”是一個(gè)相對(duì)的概念。“所以在科普上，也不妨使用直系祖先或直接祖先來指代某些從魚到人類演化道路上處于關(guān)鍵位置的生物。由于希望螈是目前找到的最接近所有四足動(dòng)物共同祖先的魚，因此它有資格被稱為是人類的直系祖先。”盧靜說。
相關(guān)報(bào)道：遠(yuǎn)古魚類是怎樣演化成四足動(dòng)物的？它的鼻孔內(nèi)藏著進(jìn)化的秘密
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)環(huán)球科學(xué)（盧靜）：今年春天，澳大利亞和加拿大科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志公布的一件精美的泥盆紀(jì)魚化石轟動(dòng)了古生物界。在苦苦尋找了數(shù)十年后，這件希望螈的完整化石，終于為我們揭開了手指起源的關(guān)鍵一環(huán)。
在許多人的認(rèn)識(shí)中，水中的魚和陸地上多姿多彩的鳥獸爬蟲有著巨大的差異。19世紀(jì)初，法國(guó)生物學(xué)家艾蒂安·若弗魯瓦·圣伊萊最早注意到生活在尼羅河中的一種魚，與人類以及其他陸地動(dòng)物的身體結(jié)構(gòu)擁有一系列共同點(diǎn)。不久之后，達(dá)爾文提出的進(jìn)化論對(duì)此作出了解釋：現(xiàn)代魚類和現(xiàn)代四足動(dòng)物擁有共同的祖先——古代魚類。通俗來說，可以理解為 “魚類登陸演化成為四足動(dòng)物，人是從魚演化來的”。在接下來的近200年內(nèi)，要解決的問題就變成了：什么魚、在何時(shí)、怎樣演化成了四足動(dòng)物？
誰是四足動(dòng)物直接祖先的有力競(jìng)爭(zhēng)者
一些現(xiàn)代魚類也生活在水陸相交的地帶，比如彈涂魚、攀鱸等，它們不僅能呼吸空氣，還能在陸地上生存很長(zhǎng)時(shí)間。但這些魚和其他絕大多數(shù)現(xiàn)生魚類一樣，都屬于輻鰭魚類，和四足動(dòng)物沒有直接演化關(guān)系。演化成四足動(dòng)物的魚屬于肉鰭魚類，早在4億多年前，它們和輻鰭魚類就已經(jīng)分道揚(yáng)鑣。
現(xiàn)存的、四足動(dòng)物以外的肉鰭魚類只有兩個(gè)類群：空棘魚和肺魚。但是化石顯示，史前的肉鰭魚類曾經(jīng)極為繁盛。那么在眾多的肉鰭魚類中，到底哪一支才是我們的祖先呢？這是一個(gè)很復(fù)雜的問題。為了找到答案，我們需要追溯到四足動(dòng)物登陸這一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
大多數(shù)演化事件都會(huì)經(jīng)歷漫長(zhǎng)的鋪墊，然后在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生飛躍，四足動(dòng)物的起源同樣如此。中國(guó)華南地區(qū)可能是研究志留紀(jì)和泥盆紀(jì)早期魚類的最佳地點(diǎn)。在4.2億年前，云南曲靖郊外的丘陵曾經(jīng)是一片淺海，這里的“魚類時(shí)代”比世界其他任何地方開始得都更早。我國(guó)科學(xué)家在曲靖的志留紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)的夢(mèng)幻鬼魚，可能是目前已知最古老的肉鰭魚。
從夢(mèng)幻鬼魚開始，肉鰭魚類踏上了演化的漫漫征途。早泥盆世早期（約4.2億—4.1億年前）是肉鰭魚類演化的爆發(fā)階段，在這一時(shí)期，肉鰭魚類一下子開枝散葉，分成幾大分支，分別沿著不同的道路演化。
首先分化出去的是空棘魚類，它們?cè)诤芏喾矫婧腿怫掫~類的原始形態(tài)相差不遠(yuǎn)。空棘魚類擁有肺和肌肉發(fā)達(dá)的偶鰭，然而在演化歷史上，它們似乎從來沒有對(duì)陸地或水陸之交的地帶產(chǎn)生過興趣——所有空棘魚類都是典型的水生動(dòng)物。因此，它們失去了成為四足動(dòng)物祖先的“資格”。
另一支現(xiàn)存的肉鰭魚類——肺魚，曾經(jīng)是四足動(dòng)物直接祖先的有力競(jìng)爭(zhēng)者。它們長(zhǎng)得很像兩棲動(dòng)物，有內(nèi)鼻孔和發(fā)達(dá)的肺，可以離開水體生存很久。在親緣關(guān)系上，現(xiàn)代肺魚也是現(xiàn)存最接近四足動(dòng)物的魚類。但是，對(duì)化石的進(jìn)一步研究否定了肺魚類是四足動(dòng)物直接祖先的想法。我國(guó)著名古生物學(xué)家張彌曼先生發(fā)現(xiàn)，肺魚的原始類型楊氏魚沒有內(nèi)鼻孔，這是證明肺魚并非我們祖先的決定性證據(jù)。
魚類內(nèi)鼻孔演化能提供重要證據(jù)
那么，我們真正的祖先是什么呢？在排除掉一系列錯(cuò)誤選項(xiàng)后，學(xué)者發(fā)現(xiàn)有一大類肉鰭魚比空棘魚和肺魚都更加接近四足動(dòng)物，并將其稱為“四足形類肉鰭魚”。目前最古老的四足形類肉鰭魚發(fā)現(xiàn)于中國(guó)，名為奇異東生魚。東生魚的頭只有指甲蓋那么大，作為最原始的四足形類肉鰭魚，東生魚還完全是魚的模樣，顯然還生活在水中。
在用高精度CT掃描奇異東生魚的腦顱之后，研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)，它的腦中竟然已經(jīng)有了適應(yīng)陸地生活的結(jié)構(gòu)。它的垂體有一對(duì)與現(xiàn)生兩棲動(dòng)物的垂體前端相似的結(jié)構(gòu)，被稱為“腺垂體結(jié)節(jié)部”。在陸生動(dòng)物中，這個(gè)結(jié)構(gòu)接受晨昏光線信息輸入，分泌激素控制晝夜節(jié)律。這一發(fā)現(xiàn)說明，奇異東生魚可能生活在光照變化明顯的淺水中，它們適應(yīng)淺水生活環(huán)境的許多特點(diǎn)，為四足形類肉鰭魚最終登上陸地鋪平了道路。
在我國(guó)華南，和奇異東生魚差不多生活在同一時(shí)代的四足形類肉鰭魚還有肯氏魚。肯氏魚化石研究最重要的意義是顯示了內(nèi)鼻孔演化的中間狀態(tài)。人類的鼻子是呼吸器官，但實(shí)際上在大多數(shù)魚類中，兩對(duì)鼻孔全部位于頭部外表面，鼻子只是嗅覺器官，與呼吸沒有關(guān)系。鼻子從嗅覺器官演化為四足動(dòng)物呼吸道的第一步，是演化出鼻腔在口腔中的開口，也就是內(nèi)鼻孔。內(nèi)鼻孔是怎樣進(jìn)入口腔的，過去一直不太清楚。中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所朱敏研究員發(fā)現(xiàn)，肯氏魚的后面一對(duì)鼻孔正好處于口腔內(nèi)外的交界處。就這樣，化石記錄完美地保存下了內(nèi)鼻孔演化的過渡狀態(tài)。
在東生魚和肯氏魚之后，四足形類肉鰭魚又分化為兩大分支，其中的一支演化出了三列鰭魚類。三列鰭魚類和希望螈類可能有很近的親緣關(guān)系，三列鰭魚類-希望螈類-四足動(dòng)物的演化序列雖然還不夠完美，但已經(jīng)提供了足夠的過渡信息。
而四足形類肉鰭魚演化出的另一支——根齒魚，距離登陸也曾只有一步之遙。根齒魚的鰭十分僵硬，可能會(huì)像鱷魚一樣在淺水中慢慢接近獵物。在寧夏的晚泥盆世中寧動(dòng)物群，朱敏曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種巨大的根齒魚類：周氏鴻魚，它是這片水域的頂級(jí)捕獵者。奇怪的是，和過去發(fā)現(xiàn)的根齒魚類不太一樣，周氏鴻魚有著一個(gè)過去只在希望螈類和四足動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的、可以靈活運(yùn)動(dòng)的“脖子”。這說明周氏鴻魚可以像希望螈類和最早的四足動(dòng)物一樣，在當(dāng)時(shí)的華北大陸水陸之交的環(huán)境中自如生活，然而它們最終也沒能成功登上陸地。
我國(guó)目前還沒有發(fā)現(xiàn)希望螈類的化石，也沒有發(fā)現(xiàn)過完整的泥盆紀(jì)四足動(dòng)物。不過2004年，曾經(jīng)在寧夏的晚泥盆世中寧動(dòng)物群發(fā)現(xiàn)過一小段四足動(dòng)物的下頜骨，它被命名為中國(guó)螈。隨著研究的深入，也許未來我們還會(huì)在中國(guó)找到更多的早期四足動(dòng)物演化證據(jù)，幫助我們揭開四足動(dòng)物起源的奧秘。