3.8億年前,加拿大魁北克,一條長了手的魚爬上了海岸!

2020-12-05 星辰大海路上的種花家

一個非常有趣的發現,將可能填補人類演化史上的一段缺失的重要環節,據加拿大科研團隊的研究,這種魚的化石掃描重建後顯示,它的鰭結構和人類的手臂和手指非常相似!

Elpistostege魚

一條長了手指的魚?

Elpistostege魚的化石最早應該追溯到1938年,考古學家在加拿大米瓜沙國家公園的懸崖首次發現了這種魚的化石,但由於結構不完整,古生物學家未能了解到這種魚的真正形態!直到2010年在在加拿大魁北克米瓜沙國家公園的埃斯庫米納克地層中發現了一具這種魚的化石!

加拿大米瓜沙國家公園

艾爾皮斯託斯特格·沃森魚化石

這條魚的化石相當完整,使得研究團隊可以使用斷層掃描技術重建這條魚的形態,當X射線斷層掃描將整條魚的結構建立起來時,科學家被它魚鰭部位的結構吸引住了,因為這條魚的鰭和現代魚類完全不一樣,而是類似於一種從鰭到手腳之間的轉變!

鰭(左)與人的手(右)

魚鰭的骨骼和人類的手腕部+手指結構幾乎都能一一對上,唯一的差別就是長短和位置,魁北克大學(Rimouski)的Richard Cloutier博士認為,Elpistostege魚演化出這種具有支撐能力的鰭部的目的是在潛水中支撐身體,甚至可能在海岸或者礁石上短暫的匍匐運動!

魚鰭中複雜的骨骼結構,可以更有效的支撐Elpistostege魚的身體,因為它會使魚鰭更柔軟但卻仍然具有支撐力!這種魚生活在3.93億年-3.59億年前的泥盆紀,研究人員認為,Elpistostege魚補上了脊椎動物或者是背骨動物如何從海洋走向陸地重要的一環!

皮斯託斯特格·沃森魚的生存場景示意圖

Elpistostege魚的體長達到了1.57米,它長著厚厚的鱗片,類似鱷魚的身體以及三角形的大嘴巴,古生物學家認為,這種魚在泥盆紀晚期的海洋中也是一種兇猛的掠食魚類,

「手」的演化之謎

地球上的萬千動物中大約有3萬種四足動物存在各種類型指部結構,在數量和長度以及位置和指骨的形態都有些許不同,關於古生物中的化石關於指部的演化史在各種地層中都有找到,因此得以勾勒出一整個指部演化的歷史,但在海生轉向陸生的動物演化中,還缺少這個環節!

胸鰭肢內骨骼的乾魚四足動物的解剖結構(a)和肱骨(b)

帶有指部並且能靈活運動的鰭部,是這些動物能夠短暫離開水面後,並且仍然能保持相當靈活的陸地行動具有非常大的幫助,這也是兩棲動物出現帶有指部骨骼的重要原因。

晚泥盆紀脊椎動物的物種形成,遠洋區肉鰭魚類後代

研究人員認為,脊椎動物的手,源自於水生胸鰭的骨骼演化,向陸地發展後逐漸演化出了足部和手部結構,Elpistostege魚的化石將從魚類到四足類動物的演化完美的連接了起來。

關於Elpistostege和Tiktaalik魚

筆者本來以為Elpistostege就是Tiktaalik(提塔利克)魚,兩種魚非常相似,但在Nature的論文中,它們是elpistostegalians類別下的兩種魚,這個類別下還有一種潘氏魚。

Nature論文中關於Elpistostege和Tiktaalik魚的敘述

Tiktaalik(提塔利克)魚也是一種裡程碑式的魚,因為他的頭骨上的特殊結構能適應低氧氣含量的環境,它們的頭部出現了一個非常明顯的氣孔,這表示它們已經可以通過這個氣孔直接呼吸大氣中的氧氣,有了這個功能以後,它未來將可以在岸上生存。也就是說它們將發展成兩棲類。

提塔利克魚頭部的氣孔

和Elpistostege一樣提塔利克魚也有簡單的足狀魚鰭,但據資料顯示提塔利克魚的足部和指部還非常原始,而Elpistostege則演化出了相當複雜的鰭部指的結構。

復原後的提塔利克魚屬

所以那條爬上魁北克海岸的魚,為各位演化出雙手鋪平了道路,更重要的是手的出現還促進的大腦向更複雜的方向演化,因此艾爾皮斯託斯特格·沃森魚在生物演化史上的意義可能將更加重大。

參考資料:Nature/Elpistostege and the origin of the vertebrate hand

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    【來源:科技日報】科技日報北京3月24日電 (記者張夢然)根據英國《自然》雜誌23日發表的研究,科學家發現一塊魚類化石其胸鰭擁有手指樣附體,為理解脊椎動物的手的起源帶來了全新線索。這是迄今最完整的希望螈樣本,其代表了魚類向陸地脊椎動物過渡的演化階段,同時其也是第一次在已知動物化石身上發現了手指與鰭「鎖」在一起的現象,揭示了人類的手部是如何由遠古魚類的魚鰭一步步進化而來。 骨骼殘骸顯示,四足動物的形象大約出現於3.74億年前,但是一些較古老的化石包含四肢樣的骨骼,可能暗示四足動物起源甚至更早。
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