你是一條魚嗎？丨盧靜的奇物櫃

2020-09-07 中科院之聲

編者按：魚兒爬上陸地，人類演化從這裡出發。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所盧靜在中科院之聲開了一個奇物櫃。她的奇物櫃裡會裝一些大家可能感興趣的生命演化和古生物學相關的知識，思索，甚至八卦，歡迎大家常來逛逛！

人和魚到底是什麼關係？

這個問題答案的簡化版是：人是由魚演化來的，不接受反駁。不過如果要嚴謹一點說應該是：今天的人類和今天的魚類有一連串共同的祖先，其中最近的共同祖先形態與魚的接近程度要大大高於與人的接近程度。這裡的魚類定義為非四足動物的脊椎動物，而四足動物則包括所有登上陸地的脊椎動物，如蛙、蜥、鳥、獸以及它們回到水中的後裔，如魚龍、鯨、海蛇等。人類屬於四足動物-哺乳動物-靈長類。

形形色色的脊椎動物（圖片來自網絡）

上面這些認識是一連串近代科學進展的產物，這些科學進展和認識最終將數千年來的人魚、海妖和龍宮真正送入傳說和神話的世界。19世紀初，拿破崙遠徵埃及時，隨隊的法國生物學家聖伊萊爾（Étienne Geoffroy Saint-Hilaire）在尼羅河中發現一種奇怪的魚，它就是多鰭魚（Polypterus bichir bichir，觀賞魚界叫PBB恐龍王）。多鰭魚身體細長，頭部長得像蜥蜴，胸鰭有一段被肌肉包裹著，這條魚啟發了聖伊萊爾，他提出，魚、鯨、鳥、人、猴等動物其實本質上非常相似，都有頭、四肢/鰭、脊椎等解剖結構。

聖伊萊爾（圖片來自網絡）

聖伊萊爾發現的多鰭魚（圖片來自網絡）

之後幾十年內，著名的博物學家、解剖學家歐文（Richard Owen）也注意到了同樣的現象，並提出了原型論（archetype），即各種動物，至少是脊椎動物身體都可以由一個理想的原型變化而來。原型論實際上已經承認了演化的存在，而且如果你見過歐文的脊椎動物原型，會發現它基本是一條魚的模樣。但保守的歐文最終錯失捅破最後一層窗戶紙的機會，演化這個生物學上最偉大的現象最終由達爾文和華萊士共同提出。演化的存在對於人和魚內在的相似性給出了完美的解釋。在接下來的近兩百年內，要解決的問題就變成了：什麼魚、在何時、怎樣演化成了四足動物？

什麼魚、在何時、怎樣演化成了四足動物？

隨著兩種「活化石」肉鰭魚類，肺魚和拉蒂邁魚在19世紀下半葉和20世紀上半葉相繼為科學界所知，現代魚類學家一度認為他們能夠回答上面這個問題。以物種數而計，地球上約有一半的脊椎動物是魚類，但其中絕大多數都屬於輻鰭魚類，包括我們常見的魚類，如鯽魚、鰱魚、草魚等等。

輻鰭魚類魚鰭和肉鰭魚類魚鰭對比（圖片來自網絡）

與之相比，現代的肉鰭魚類肺魚和拉蒂邁魚都有肌肉發達的偶鰭，其中拉蒂邁魚的鰭骨和其他形態更接近四肢骨骼的模樣，但拉蒂邁魚生活在和陸地環境相去甚遠的深海，而肺魚則非常適應淺水和水陸之交的環境。因此，當時的一些學者陷入了對「肺魚還是拉蒂邁魚與陸地脊椎動物關係更近」的爭論，最終結果是肺魚要更近一些。但是，現代肺魚已經非常特化，要推究魚類如何演化為四足動物，現代魚類學家已經無能為力，這個問題轉而主要由古生物學家們來回答。

現生肉鰭魚類。拉蒂邁魚（上）和澳洲肺魚（下）（圖片來自網絡）

古生物學家很早就注意到一大類過去被稱為「總鰭魚類」的化石肉鰭魚類與四足動物演化有密切關係。直到現在還有些科普讀物上會寫「總鰭魚登上陸地演化出了四足動物」。但之後的研究發現，「總鰭魚類」的概念並不嚴謹，它包括了一些親緣關係相去甚遠的化石肉鰭魚類，但其中確實有一類與四足動物具有密切的關係，實際上，四足動物本身就包括在這一類中，這就是四足形肉鰭魚類（tetrapodomorphs）。

最終登陸的四足形肉鰭魚類

外國漫畫，第一條上岸的魚（圖片來自網絡）

最早的四足形肉鰭魚類和其他肉鰭魚類外表很接近，比如發現自中國的奇異東生魚和肯氏魚等，但它們已經演化出了感知陸地晝夜節律的腺垂體結節部和可以用來呼吸空氣的內鼻孔等，後來在陸地生活中都派上了大用場。大多數四足形肉鰭魚類可能生活在很淺的水中，是兇猛的伏擊捕獵者。其中的根齒魚類有巨大的獠牙和僵硬的魚鰭，似乎已經非常適應在淺水水底爬行，迅猛地衝出捕捉獵物。

到了中晚泥盆世，一類被稱為希望螈類的四足形類肉鰭魚演化出來，它們的頭部扁平像鱷魚，眼睛凸出，背鰭消失，顯然它們的生活方式非常接近鱷魚、河馬和四眼魚，在淺水的水體表面活動。希望螈類除了沒有長出具趾的四肢外，已經擁有了四足動物的大部分特徵。甚至最新的一項研究表明，希望螈肌肉包括的鰭中，已經長出了趾骨的雛形，至此，真正的四足動物，包括人類在內所有陸地脊椎動物的最近共同祖先，已經呼之欲出。聖伊萊如果看到希望螈出現在他的脊椎動物骨骼比較圖上人和魚之間的位置，想必會呵呵大笑吧。

四足形肉鰭魚類演化圖

來源：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所

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