"我的天！這么丑的魚(yú)，難道我們就是由它變來(lái)的嗎"？一條魚(yú)，為何讓南非總理發(fā)出如此感嘆？這要從四足動(dòng)物的進(jìn)化說(shuō)起。

四足動(dòng)物是指在陸地上生存的脊椎動(dòng)物群，其中包括兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳類(lèi)，當(dāng)然也包括我們?nèi)祟?lèi)。世界著名生物學(xué)家達(dá)爾文在《物種的起源》中闡述：生命起源于大海，陸地上的四足動(dòng)物是由水中脊椎動(dòng)物魚(yú)類(lèi)逐步進(jìn)化而來(lái)的。在億萬(wàn)年的進(jìn)化歷史中，魚(yú)類(lèi)是如何從海洋來(lái)到陸地的？又是怎樣由低等的脊椎動(dòng)物，進(jìn)化出各種高等的哺乳動(dòng)物的？最先登陸陸地的脊椎動(dòng)物到底是來(lái)自于哪種魚(yú)？為了打開(kāi)魚(yú)類(lèi)從海洋到陸地進(jìn)化之門(mén)，理清各類(lèi)群間的演化關(guān)系，古生物學(xué)家進(jìn)行了大量研究。

大約在4億年前被稱(chēng)為"魚(yú)類(lèi)時(shí)代"的泥盆紀(jì)，水生脊椎動(dòng)物得到爆發(fā)式的演化，地球水域中到處都是形態(tài)各異的魚(yú)類(lèi)[1]。然而，那些古老的魚(yú)類(lèi)在泥盆紀(jì)末期突然滅絕了，更加適應(yīng)環(huán)境的硬骨魚(yú)類(lèi)和軟骨魚(yú)類(lèi)成為水域的主宰。鯊魚(yú)就是延續(xù)至今的軟骨魚(yú)類(lèi)代表。硬骨魚(yú)類(lèi)演化出肉鰭魚(yú)亞綱與輻鰭魚(yú)亞綱兩大分支。過(guò)去認(rèn)為肉鰭魚(yú)類(lèi)早在6500萬(wàn)年前已經(jīng)滅絕了。目前仍在地球上存活的輻鰭魚(yú)類(lèi)約有2.5萬(wàn)種之多[2，6]。

腔棘魚(yú)化石|文獻(xiàn)[3]

由水中到陸地，是脊椎動(dòng)物進(jìn)化史上的一次飛躍。從生物體的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，從水生到陸生，必須同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：首先是呼吸系統(tǒng)，陸地上的四足動(dòng)物都是用肺呼吸的，為滿(mǎn)足動(dòng)物對(duì)氧氣的需要，外鼻孔與內(nèi)鼻孔相通，才能將外面的空氣輸送到肺部。其次是運(yùn)動(dòng)器官，由于水的浮力作用，水生動(dòng)物不需要消耗太多的體力就可在水中暢游，到陸地后就要有四肢來(lái)支撐起身體才能活動(dòng)，所以必須在附肢的結(jié)構(gòu)方面有較大的改變。

四足動(dòng)物的標(biāo)志是五指的形成，這也標(biāo)志著脊椎動(dòng)物真正走向陸地[6]。肉鰭魚(yú)類(lèi)具有帶肉柄的偶鰭，其內(nèi)部有骨骼支撐，骨骼的排列與陸生脊椎動(dòng)物肢骨的排列極為相似[2]，這是四肢進(jìn)化的前兆。許多肉鰭魚(yú)類(lèi)還具有內(nèi)鼻孔，有鰓肺兩套呼吸系統(tǒng)。這些特征是魚(yú)類(lèi)向兩棲類(lèi)進(jìn)化的有利證據(jù)，符合陸生脊椎動(dòng)物祖先類(lèi)群的主要條件。古生物學(xué)家通過(guò)對(duì)世界各地發(fā)現(xiàn)的化石研究，確認(rèn)了四足動(dòng)物祖先的形態(tài)特征和身體結(jié)構(gòu)，四足類(lèi)動(dòng)物是從肉鰭魚(yú)類(lèi)進(jìn)化而來(lái)的觀點(diǎn)得到普遍贊同[2]。肉鰭魚(yú)類(lèi)其中的一支登上陸地，演化成四足動(dòng)物，即包括人類(lèi)在內(nèi)所有的陸生脊椎動(dòng)物，它們成為今日陸地的征服者[1]。肉鰭魚(yú)類(lèi)包括總鰭魚(yú)類(lèi)（腔棘魚(yú)及滅絕的扇鰭魚(yú)）、肺魚(yú)和四足動(dòng)物祖先[6]，它們中誰(shuí)才是第一批爬出海洋進(jìn)入陸地，真正進(jìn)化成四足動(dòng)物的？科學(xué)家為此爭(zhēng)論不休，因?yàn)槿鄙僦苯幼C據(jù)。

迄今為止，除南極洲外，世界各大洲都發(fā)現(xiàn)了腔棘魚(yú)化石的遺跡[5]。通過(guò)化石研究，人類(lèi)對(duì)腔棘魚(yú)以及所有遠(yuǎn)古總鰭魚(yú)類(lèi)的形態(tài)特征和身體結(jié)構(gòu)有了大致了解。1938年12月，一艘拖撈船在南非淺海處捕撈到一條怪魚(yú)，這條魚(yú)個(gè)頭碩大，體長(zhǎng)有2米，面目猙獰，外表奇特。前額凸起，一對(duì)藍(lán)色的大眼睛明亮有神。有兩個(gè)背鰭，一對(duì)肢狀胸鰭，尾鰭呈茅狀。鰓蓋退化，大而厚的鱗片表面覆蓋了一層堅(jiān)硬的琺瑯質(zhì)，全身泛著青光。經(jīng)鑒定，這是一種被認(rèn)為早在6500萬(wàn)年前就已滅絕的魚(yú)類(lèi)，這是一條活著的腔棘魚(yú)[3，4]。這一發(fā)現(xiàn)震驚了全世界，被認(rèn)為是本世紀(jì)最偉大的科學(xué)事件之一，具有劃時(shí)代意義。為紀(jì)念發(fā)現(xiàn)者，這條魚(yú)被命名為拉蒂邁魚(yú)（Latimeria chalumnae），中文一般稱(chēng)之為矛尾魚(yú)。

著名的拉蒂邁魚(yú)|文獻(xiàn)[3]

1952年10月的一天，南非科摩羅群島的漁民又捕到一條腔棘魚(yú)，體長(zhǎng)1.5米，體重58公斤[3]。為了盡快看到這條魚(yú)，南非總理馬蘭派軍用飛機(jī)送魚(yú)類(lèi)學(xué)家趕赴科摩羅群島，這條魚(yú)被完整地保留了下來(lái)，被命名為馬蘭屬腔棘魚(yú)（Malania anjouanae）。當(dāng)馬蘭總理看到這條魚(yú)后，無(wú)法相信這是人類(lèi)的祖先，因此發(fā)出了本文開(kāi)頭的感嘆。自從發(fā)現(xiàn)第一條腔棘魚(yú)后，相繼又在南非的科摩羅群島、印尼的蘇拉威西島、坦桑尼亞?wèn)|北部桑給巴爾島發(fā)現(xiàn)腔棘魚(yú)200多條[3][5]。后來(lái)，德國(guó)科學(xué)家又一次在科摩羅群島附近的西印度洋l15-182米水深處拍攝到6條腔棘魚(yú)[3，4]。

馬蘭腔棘魚(yú)|文獻(xiàn)[3]

科學(xué)家們對(duì)捕獲的腔棘魚(yú)進(jìn)行了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)它與現(xiàn)代魚(yú)類(lèi)有很大差異，卻在諸多部位和陸地四足動(dòng)物相似。腔棘魚(yú)胸鰭外形像船槳一樣，鰭內(nèi)長(zhǎng)著細(xì)小的骨骼。雖然是硬骨魚(yú)類(lèi)，但沒(méi)有脊椎骨，支撐身體的是一條中空的"脊索"[4]，因此而得名，也稱(chēng)空棘魚(yú)。脊索從大腦一直延伸到了尾部，中空的脊索里充滿(mǎn)了密度較小的油，這種結(jié)構(gòu)讓它可以生活千米水下。體長(zhǎng)可達(dá)2米的大個(gè)頭，大腦卻還沒(méi)有人的一節(jié)大拇指大。血管系統(tǒng)也與其它魚(yú)類(lèi)不一樣。在前突的吻內(nèi)，有一個(gè)能感知周?chē)锇l(fā)出的微弱生物電脈沖的感受器[4]，用它來(lái)捕獲食物和躲避天敵。與化石比較研究發(fā)現(xiàn)，兩者形態(tài)上差別并不大，只是現(xiàn)生種類(lèi)體型更大，胸鰭更長(zhǎng)。不同的是，現(xiàn)生種類(lèi)沒(méi)有內(nèi)鼻孔，氣膘退化只剩下一點(diǎn)痕跡（發(fā)育不全的肺），而古時(shí)候的腔棘魚(yú)氣膘應(yīng)該是很大的[5]。科學(xué)家推測(cè)，這可能是腔棘魚(yú)又退回到海洋生活后，適應(yīng)深海環(huán)境的結(jié)果[5]。

通過(guò)查看拍攝錄像，發(fā)現(xiàn)腔棘魚(yú)并沒(méi)有像大家想象的那樣在海底爬行，而是始終保持懸浮游動(dòng)狀態(tài)。移動(dòng)方式也不同一般的魚(yú)類(lèi)，身上的六只鰭就像船槳一樣不停地劃動(dòng)。雖然不是用鰭爬行，但魚(yú)鰭的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和陸地四足動(dòng)物行走姿態(tài)很相似，如同四足動(dòng)物在水中游泳。證明腔棘魚(yú)的運(yùn)動(dòng)方式已經(jīng)向四足動(dòng)物方向進(jìn)化[4]。

深海拍攝活著的腔棘魚(yú)|文獻(xiàn)[4]

腔棘魚(yú)可以稱(chēng)得上是活化石，其外表形態(tài)與數(shù)億年前基本一致。能生存至今，主要?dú)w功于其特殊繁殖方式和低代謝。大如橘子的卵和長(zhǎng)達(dá)三年的孵化期，用現(xiàn)代魚(yú)類(lèi)的知識(shí)是很難理解的，胚胎發(fā)育時(shí)間比現(xiàn)生哺乳動(dòng)物還長(zhǎng)。腔棘魚(yú)是體內(nèi)受精，胚胎在母體內(nèi)孵化，出生時(shí)已經(jīng)是成型的幼體了[4]，如同鯊魚(yú)的卵胎生。卵大和卵胎生是腔棘魚(yú)種族延續(xù)的一大法寶。另外，腔棘魚(yú)是所有脊索動(dòng)物中代謝速度最慢的。一條成年腔棘魚(yú)，每天只需要進(jìn)食12 克食物就能保證存活，每小時(shí)每千克體重只需要消耗 3.8 毫升氧氣[4]?？v觀其它水生動(dòng)物，如花鰻鱺晝夜平均耗氧率為每小時(shí)每千克體重73.49毫克[7]，耗氧率低的軟體動(dòng)物貝類(lèi)-三角帆蚌耗氧率也達(dá)到每小時(shí)每千克20-30毫克[8]。因此，極低的新陳代謝率是腔棘魚(yú)生存的另一個(gè)法寶。

泥盆紀(jì)肉鰭魚(yú)類(lèi)的肢狀鰭是后來(lái)四足動(dòng)物四肢的雛形，腔棘魚(yú)類(lèi)的先祖憑借強(qiáng)壯的鰭勇敢地走出水域登上陸地，開(kāi)始了一種全新生活。適應(yīng)性較強(qiáng)的一支最終進(jìn)化成為真正的四足動(dòng)物。而另外一支因不適應(yīng)陸地生活，不得不告別陸地重返大海，在海洋中找到一個(gè)安全、適宜的角落繼續(xù)生存了下來(lái)[3]。4億多年過(guò)去了，陸海更迭，環(huán)境變遷，但腔棘魚(yú)保存了生命演化的珍貴信息，它是現(xiàn)存的幾乎沒(méi)有發(fā)生任何變化的總鰭魚(yú)類(lèi)的后裔。保護(hù)好像腔棘魚(yú)一樣的水中"活化石"，讓人們有機(jī)會(huì)近距離了解遠(yuǎn)古總鰭魚(yú)類(lèi)的細(xì)節(jié)，為研究脊椎動(dòng)物的演化提供重要依據(jù)?？茖W(xué)研究無(wú)止境，隨著新的研究方法和新的化石材料出現(xiàn)，尤其是近年來(lái)對(duì)我國(guó)云南早泥盆世早期魚(yú)類(lèi)的不斷發(fā)現(xiàn)和研究，新的研究成果將使我們離4億年前的歷史越來(lái)越近。

作者：海底世界

參考文獻(xiàn)：

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