你相信進化論嗎?
下面這張照片很有故事,在相信進化論的人看來,這是人類與其進化祖先的跨時空合影,照片中的化石是一種名叫提塔利克魚的遠古生物,它被認為是人從海洋生物進化而來的證據。今天,梵君就和大家聊聊「這條魚」。
提塔利克「魚」
2004年,科學家們在加拿大北極群島的埃爾斯米爾島進行科研考察時,有一位古生物學家看到懸崖旁邊有一塊凸出來的類似骨頭的物質。於是他就進一步對這塊骨頭化石進行勘察,在不斷地勘察過程中,總共找到了3具完整的生物化石。
化石發現地
3.8億年前的一天,它從溫暖的加拿大魁北克省附近的一個海域爬上海岸後,生命終止了並最終變成了化石,之後被人們首次發現。3.8億年前什麼時候?就是前幾期梵君給大家介紹的一秒50口「交流電」鄧氏魚乾大白鯊的泥盆紀晚期。感興趣的可以看看大白鯊如果活在泥盆紀為什麼要時時為保命擔憂?
泥盆紀是一個海洋逐漸消退,陸地逐漸增多的時期。並且由於陸生植物的增加,大氣中的含氧量開始從之前的15%左右進入了快速增加的時期,由於這種大環境的變化,使得海洋生存空間逐漸縮小,原來生活在水中,尤其是進岸區域的一些生物,為了適應環境變化開始從水中走向陸地。大氣中的含氧量增加了,也使得生物的肺部開始進化得更有利於長時間在陸地上活動,提塔利克魚就是其中的一種。(泥盆紀有陸生動物,但是目前的化石顯示都是類似紐氏呼氣蟲的昆蟲類)在泥盆紀,當時的埃爾斯米爾島應該大致屬於勞倫大陸的一部分,在那個地質年代,地球上的大陸大部分集中在南半球,而埃爾斯米爾島的位置應該在赤道附近。
3.8億年前的世界地圖大致應該是這個樣子的
當發現化石的科學家把化石拿回實驗室繼續進一步研究時,從化石結構判斷,發現這種生物有著類似魚的外形。但是它的後鰭比普通魚都要長得多,並且它的髖關節也比較突出。它還擁有著與不尋常堅硬的胸腔,還有類似於鱷魚的頭部。這種生物的魚鱗十分堅硬,與鱷魚十分相似,從這也看出這種生物是一個兇猛的捕食者。
提塔利克魚化石
通過儀器測定這幾塊奇特的化石已經存在了3.8億年,而3.8億年前的地球處在一個泥盆紀,所以斷定這種奇怪的化石就是魚類的一種。當時一位居住在發現這塊化石附近的一位長者,提議將這種魚類命名為提塔利克魚(學名:Tiktaalik),主要是以化石的發現地用因紐特語命名。
「手」這種器官的出現
後來研究團隊又使用斷層掃描技術,重新將這條魚的形態恢復完整。當這條魚的形態展現在科學家的面前時,很多科學家都發現這條魚的魚鰭不僅特別長而且骨頭分布也極其奇怪。它的前肢骨骼結構與現代靈長類動物的手結構幾乎相同,唯一不同的就是骨骼位置上可能有一些差距,以及長短不一樣。
因此科學家判斷提塔利克魚是介於魚類與陸生動物之間的兩棲類物種,提塔利克魚魚鰭中複雜的骨骼結構,主要是為了能夠在水中划水的同時還可以支撐身體,或者在海岸上進行短暫的匍匐運動。魚鰭中具有原始的腕骨可以承受比較大的重量,雖然這個重量還無法支撐它們直立行走,但是卻可以支撐身體,就像做伏地挺身一樣支撐著身體前進。
而且科學家還發現這種骨骼結構需要許多肌肉組織來控制,這說明提塔利克魚擁有著相對而言比較發達的肌肉,並且可以進行像人類一樣完成手腕彎曲的動作。
下次在做伏地挺身的時候可以找一下「遠古祖先」努力登陸的不易。
同時,提塔利克魚位於頭頂上方的氣孔也是值得注意的特徵,這顯示它們同時擁有鰓與肺的器官,這使得提塔利克魚可以在淺海地區使用這個構造,因為這裡溫度較高,導致水中氧氣含量較低。正好可以利用大氣中豐富的氧氣。由於肺臟的出現,促進肋骨與胸腔朝向更強壯的方向來演化,這是最終脫離海洋走向陸地生物的關鍵構造。更強壯的肋骨可以讓提塔利克魚的身體在任何時間冒險離開水域。
除了「手」,我還有「脖子」
在日常生活中所看到的魚都沒法轉動腦袋,這是因為在魚鰓附近都有一塊骨盤,這個骨盤限制了魚頭部的轉動。而化石顯示,提塔利克魚由於沒有骨盤的限制,說明它可以靈活地轉動頭部,這讓它能更好地在陸地上或水中抓捕獵物。可以說它成為最早擁有頸部的魚類,這是很多魚類無法做到的。
人類靈活的脖子
進化的過渡性生物
進化論的一個主要觀點是生物進化是連續性的,也就是說,不會從魚突然變成鳥或者人,總能找到進化中間的過渡性物種。
提塔利克魚化石就是一種過渡性化石,它在四足類生物的地位就像是始祖鳥一樣。它們證明在許多不同的脊椎動物之間存在一種過渡性的物種。生物學家在提塔利克魚身上可以同時發現魚類及兩棲類的特徵:如魚類的魚鰓、魚膘。四足形動物:半魚類半兩棲類的肢骨及關節,包括具有功能的腕關節及類似於類的鰭腳。兩棲類:兩棲類的肋骨、兩棲類的肺臟、兩棲類的頸部,肩膀、肢體及魚鰭。
提塔利克魚通常擁有耳鰭魚的特徵,但是它們的前鰭擁有類似手臂的骨骼結構(包括肩膀、肘及腕),更類似一隻鱷。尚未發現後鰭與尾巴化石。提塔利克魚擁有一列銳利的牙齒,它們的頸部可以獨立於身體來移動,這是其他魚類無法做到的。
提塔利克魚也擁有類似鱷魚的扁平頭骨,眼睛位在頭部的頂端顯示它們花費許多時間在注意附近的動靜。而它們肋骨及頸部則類似兩棲類,這樣可以支撐身體及益於使用肺部來呼吸。更加先進的顎部則適合用來捕捉獵物,而細小的腮裂縫被認為是呼吸孔,這項特徵在許多動物上則轉變為耳朵。
提塔利克魚的化石顯示它是一種生活在淺海的底棲區動物,甚至可以短時間離開水域,而它的頭骨則可以支撐提塔利克魚身體的重量。無論是在淺海或是陸地上,在這個時代,落葉植物非常繁盛,而每年掉入水中的葉片則吸引小型的生物進入低含氧的淺水地區,而大型魚類在這裡很難自由活動。這個發現顯示提塔利克魚多半可以在河床上彎曲前肢,將身體短暫的推上河岸。
提塔利克魚回答的是人類進化登陸的這個問題,但是並不是說提塔利克魚就是人類的進化祖先!只是後來很多科學家還從提塔利克魚的化石聯想到了人類進化過程。英國劍橋大學動物學專家詹妮弗教授,對此進行了深入的研究。她的研究小組認為緹塔利克魚化石的發現,正好回答了動物由海洋生活轉到陸地生活這一個問題。
當時科學界對動物從水生到陸生生活的轉變,一直沒有任何新的發現以及進展,所以提塔利克魚的化石發現,正好彌補了動物由水生轉變到陸生的變化這一個巨大的空缺。詹尼弗教授表示雖然提塔利克魚的化石並沒有提供充足的證據,但是它的發現正是如今生物學最需要的一個突破口。
過渡性物種
腰好腿腳就好
魚類和四足陸生動物最主要的差距是,一般四足動物都有比較發達的後肢和巨大的盆骨,而魚類一般都是前肢和腰部相對比較大。水生動物和陸生動物的轉變,最主要的關鍵就是腰部力量的增強,只有腰部力量增強了,才能夠為前肢和後肢提供動力支持。所發現的提塔利克魚化石就有巨大的盆骨帶。
共同的祖先
其實看了提塔利克魚的還原圖,我更願意相信它們是現代兩棲爬行動物的始祖。從內心情感上我接受不了我們的遠古祖先是這個樣子的理論。
在泥盆紀這個時期,其實除了提塔利克魚還有其他類似的中間物種,比如潘氏魚,肺魚,真掌鰭魚等,都開始具備短暫適應陸生的能力。因此只能說,雖然提塔利克魚被稱作「魚」,但它的結構特點說明。提塔利克魚和其同類可能是陸生脊椎動物的共同祖先。可以稱它們為始祖魚。
人類的進化史經過了極其漫長的過程,到底我們是從哪裡來的?這個問題不僅僅單靠所發現的化石就能斷定,還需要更多的科學家經過不斷的探索最終才能得出結論。
最後梵君和大家分享一個體驗,梵君是一個水肺潛水愛好者,記得當初學習潛水時,在克服了最初的恐懼潛入海洋後,我會有一種似曾相識的感覺。:)
梵觀點:下次在做伏地挺身時,請感受一下祖先登陸時的不易。