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从鳍到手,进化过程中它们经历了什么?

时间:2020-04-17 21:35 来源:网络整理 作者:网络 阅读:

希望螈艺术复原图Ville Sinkkonen绘

  希望螈的指骨虽然看起来只是一些细小的骨骼,但它们对四肢的支撑能力起到了重要作用。鳍中的这些小骨骼让它们能将重量灵活且均匀地分散给整个鳍。拥有指骨后,这些鱼类就能在水底或短暂地在陆地上支撑起自己沉重的身体。

  小时候,我们总会很好奇,人类是从哪儿来的,祖先是谁?其实,不只是普通人,人类起源问题,也一直是科学家在苦苦探究的。

  3亿多年前,一部分鱼类登上陆地,最终演化出包括人类在内的种类繁多的陆生脊椎动物。鱼类登陆是生命演化史上的重要事件,但鱼类是如何向陆生脊椎动物过渡的,至今仍缺乏足够的认识。

  近日,有媒体报道,在《自然》上发表的论文指出,科学家找到了鱼类登陆过程中的关键化石——希望螈,这是人类首次在已知动物化石身上发现手指与鳍“锁”在一起的现象,揭示了人类的手部是如何由远古鱼类的鱼鳍一步步进化而来的。

  从鳍到指缺少重要过渡环节

  要想知道人类的手部是如何由远古鱼类的鳍一步步进化而来,首先要知道鱼类是如何向陆地脊椎动物过渡的?

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员卢静在接受科技日报记者采访时说,所有陆地脊椎动物统称为四足动物。四足动物是由鱼类演化而来,为了在两者中间作出区分,一般把长着鳍的定义为鱼,长着指/趾的定义为四足动物,所以偶鳍(鱼的胸鳍和腹鳍)到四肢,特别是指的演化至关重要。对鱼类演变成四足动物过程的详细了解,是古生物学在近200年学科历史中取得的最大成就之一。

  “鱼类在真正登上陆地演化出四足动物前,有一系列的过渡形态。”卢静说,其中最重要的有几个,一是现存的肉鳍鱼类拉蒂迈鱼,拉蒂迈鱼保留了很多肉鳍鱼类的祖先形态,但它离四足动物还很远。二是真掌鳍鱼,这是一种很“进步”的泥盆纪四足形类肉鳍鱼,它们基本还是鱼的样子,并没有四足,已经适应在较浅的水域中生活,有点像今天的乌鳢,但并不会爬到岸上去。接下来就是最早的四足动物代表,鱼石螈和棘螈,它们为最早的四足动物的身体构造和生活状态,特别是四肢的发育和演化提供了突破性的资料。

  卢静表示,在真掌鳍鱼,和鱼石螈、棘螈中间处于关键过渡位置的“半鱼半螈”的生物,就是希望螈类。希望螈类目前发现3个属:希望螈、潘氏鱼和提克塔利克鱼。

  提克塔利克鱼是希望螈类中的知名成员,它的鳍已经向四肢的方向演变。提克塔利克鱼胸鳍的鳍条很不对称,腹侧的鳍条比背侧的鳍条小好几倍,研究者推测,这可能说明在胸鳍的底部,形成了一层肌肉。这层肌肉类似于四足动物掌心的肉,尽管还不足以支撑它们上陆,但可以帮助它们在河底移动。但是,提克塔利克鱼的鳍骨则更接近真掌鳍鱼,特别是末端骨骼很少,无法鉴别出明显的“指头”。

  而鱼石螈和棘螈,它们虽然保留有鱼类特征,但胸鳍和腹鳍的鳍条已经完全退化,取而代之的,是由骨骼支撑的四肢和数量不等的手指,这证明它们已经做好了在陆地生活的准备。不过其他证据显示,它们可能主要还是在水环境中生活,四肢用来在水底移动身体,棘螈也许是完全水生的,鱼石螈则已经可以在陆地上移动,姿态可能和今天的海豹很像。

  无论是有鳍条但没有指骨的提克塔利克鱼,还是没有鳍条但有指骨的鱼石螈和棘螈,都为鱼类向两栖动物的演变提供了重要线索。但在它们中间,还缺少了一个关键的过渡环节——既有鱼的鳍条,又已经演化出指骨的鱼类。

  我们的手指或起源于它的鳍

  希望螈的出现,补上了这缺失的关键一环。

  加拿大魁北克大学穆斯基校区和澳大利亚福林德斯大学的研究者用CT扫描了一件完整保存的希望螈标本。三维复原结果显示,这种鱼既有发达的鳍条,也拥有明显的指骨。在鳍条包裹的胸鳍中,不仅可以清晰地看到肱骨(对应我们的大臂)、桡骨和尺骨(小臂)、腕骨(手腕)、掌骨(手掌),甚至还发现了两根明确的指骨,以及3根可能的指骨。

  “这是第一次在鱼类中观察到指骨和鳍条共存。”论文作者之一、福林德斯大学的古生物与地层学教授约翰·朗介绍,指骨虽然看起来只是一些细小的骨骼,并不起眼,但它其实对四肢的支撑能力起到了重要作用。鳍中的这些小骨骼让它们能将重量灵活且均匀地分散给整个鳍。拥有指骨后,这些鱼类就能在水底或短暂地在陆地上支撑起自己沉重的身体。

(责任编辑:admin)

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