jizz14,欧美亚洲国产精品久久久久,中国最大一级无码av网站

網(wǎng)站首頁(yè) > 學(xué)術(shù)探索 > 人文歷史 > 閱讀信息

過(guò)去認(rèn)為這個(gè)魚(yú)類(lèi)3.6億年前滅絕，但我們發(fā)現(xiàn)它的一支變成了人類(lèi)

點(diǎn)擊：作者：朱敏來(lái)源：今日頭條發(fā)布時(shí)間:2019-12-17 12:04:51

我們說(shuō)從魚(yú)到人，這個(gè)生物演化的過(guò)程不是一蹴而就的，它歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)5億多年。

朱敏，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員。

我們從水里來(lái)

大家好，我叫朱敏，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所，目前在北京工作。

我們是誰(shuí)？從哪里來(lái)？要到哪里去？這是人類(lèi)詰問(wèn)自己兩千多年的一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，同樣也是一個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。

Science雜志在創(chuàng)刊125周年的時(shí)候，提出了125個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，其中有很多問(wèn)題都跟這個(gè)有關(guān)，比如說(shuō)：什么基因的改變?cè)炀土艘粋€(gè)獨(dú)特的人類(lèi)？翼、鰭和面孔是如何發(fā)育演化的？等等。

1883年，德國(guó)的進(jìn)化生物學(xué)家恩斯特·海克爾給我們繪制了一張“進(jìn)化樹(shù)”。

恩斯特·海克爾（左）與《人類(lèi)進(jìn)化圖史》（1883）

這棵樹(shù)從下往上看，是從原口動(dòng)物到后口動(dòng)物（無(wú)脊椎動(dòng)物），到脊椎動(dòng)物，再到哺乳動(dòng)物。我們?nèi)绻麊慰醇棺祫?dòng)物，又能看到這棵樹(shù)最底部的無(wú)頜類(lèi)，然后到原始的魚(yú)類(lèi)，又到兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、猿類(lèi)，最后到我們?nèi)祟?lèi)。

面對(duì)這么一棵生命演化的樹(shù)，我們古生物學(xué)家、生物學(xué)家在過(guò)去一百多年里所做的工作，就是把這棵樹(shù)進(jìn)一步細(xì)化。

這是遠(yuǎn)古魚(yú)類(lèi)的登陸之途。我們說(shuō)從魚(yú)到人，這個(gè)生物演化的過(guò)程不是一蹴而就的，它歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)5億多年。

這個(gè)過(guò)程其實(shí)可以分成兩個(gè)階段：一段是魚(yú)類(lèi)的階段，另外一段就是登陸之后。

脊椎動(dòng)物“從魚(yú)到人”的演化

我今天給大家講的故事，主要是魚(yú)類(lèi)登陸之前的過(guò)程。實(shí)際上這個(gè)過(guò)程，科學(xué)家們研究了上百年。

今天我想給大家講三個(gè)問(wèn)題，第一，首先講無(wú)頜類(lèi)，也就是最原始的脊椎動(dòng)物。第二，有頜脊椎動(dòng)物的崛起，也就是下巴的出現(xiàn)。第三，肉鰭魚(yú)的登陸，四肢的出現(xiàn)。

無(wú)頜類(lèi)：最原始的脊椎動(dòng)物

首先，什么叫脊椎動(dòng)物？就是有脊椎骨的動(dòng)物。我們都有一個(gè)脊椎骨，有了這根脊椎骨，我們就能挺直。地球上最原始的脊椎動(dòng)物，其實(shí)是一個(gè)沒(méi)有下巴的動(dòng)物。它有一個(gè)嘴巴，是一個(gè)圓口。這種動(dòng)物我們叫它圓口綱，其實(shí)地球上現(xiàn)在已經(jīng)不多了，只有一百二十幾種生存下來(lái)。

無(wú)頜類(lèi)——最原始的脊椎動(dòng)物

具體來(lái)看，最原始的脊椎動(dòng)物就是這兩類(lèi)，一類(lèi)叫盲鰻，一類(lèi)叫七鰓鰻。

盲鰻（左）和七鰓鰻（右）

這個(gè)魚(yú)跟我們平時(shí)見(jiàn)到的魚(yú)是完全不一樣的，它的嘴巴就是一個(gè)圓口。

圓口類(lèi)（七鰓鰻、盲鰻）的嘴

七鰓鰻，如果在座的有從東北過(guò)來(lái)的就知道，因?yàn)樗衅邆€(gè)鰓孔，七鰓鰻在當(dāng)?shù)赜纸凶?span lang="EN-US">“八目鰻”。它是我們地球上最最低等的脊椎動(dòng)物。它的另外一個(gè)特點(diǎn)就是身上完全是光滑的，沒(méi)有任何的鱗片。從化石記錄上講，它的骨骼實(shí)際上主要是軟骨的組織，所以很難保存為化石。

盲鰻化石記錄

基本上比如像盲鰻，化石記錄就只有三個(gè)屬，很少。七鰓鰻也只有六個(gè)屬，非常非常地少。

七鰓鰻化石記錄（梅氏鰻）

中國(guó)有一種七鰓鰻叫中生鰻。

中生鰻（上）和它的生命周期示意圖（a. 幼體期；b. 變態(tài)期；c. 成體期），Chang et al. (2006）

實(shí)際上還有一種無(wú)頜類(lèi)脊椎動(dòng)物大概在3.6億年前完全滅絕掉了，叫做甲胄魚(yú)類(lèi)。

它沒(méi)有出現(xiàn)下巴，仍然像七鰓鰻、盲鰻一樣，嘴巴就是一個(gè)圓口樣的，或者長(zhǎng)條形的。但是它身上披盔戴甲，有了這些甲片，它就容易保存為化石。

甲胄魚(yú)類(lèi)

甲胄魚(yú)類(lèi)的化石實(shí)際上對(duì)于我們理解頜，也就是我們?nèi)祟?lèi)的下巴怎么出現(xiàn)，是非常重要的。因?yàn)樗霈F(xiàn)的時(shí)期更加靠近我們下巴起源的時(shí)間。我們的上頜，我們的下巴，實(shí)際上是從魚(yú)類(lèi)的鰓弓演化過(guò)來(lái)的。

大家可以看，魚(yú)的面部是如何從鰓弓變成了上下頜的。

實(shí)際上有頜類(lèi)跟無(wú)頜類(lèi)，這兩大類(lèi)有很多不同的特征。有頜類(lèi)，比如我們?nèi)祟?lèi)，比如我們平時(shí)見(jiàn)到的魚(yú)，它的鼻囊跟垂體是分開(kāi)的。這個(gè)是非常重要的。因?yàn)榇蠹抑溃贵w如果出了問(wèn)題的話，就會(huì)出現(xiàn)比如巨人癥、侏儒癥等問(wèn)題。

而無(wú)頜類(lèi)的鼻垂體囊是沒(méi)有分開(kāi)的。日本科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為，鼻垂體囊的分開(kāi)是頜出現(xiàn)的一個(gè)先決條件，這個(gè)需要到化石里去找證據(jù)。

實(shí)際上我們?cè)谥袊?guó)找到了這樣的一個(gè)化石的證據(jù)。這個(gè)化石證據(jù)的發(fā)現(xiàn)地離我們這個(gè)劇場(chǎng)也不是很遠(yuǎn)，開(kāi)車(chē)大概有一百多公里，在浙江的長(zhǎng)興，有一個(gè)4.3億年前的化石，大小就像我們的一個(gè)指甲蓋這么大，非常小。

我們通過(guò)對(duì)它進(jìn)行同步輻射的半身掃描，就能夠重建它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這是一種無(wú)頜類(lèi)，但是它的鼻囊跟垂體已經(jīng)分開(kāi)了。

盔甲魚(yú)腦顱（4.3億年前）提供關(guān)鍵化石證據(jù)，Gaiet al.(2011),Nature

這是我們團(tuán)隊(duì)的工作，在英國(guó)的《自然》雜志發(fā)表之后，它的封面文章就說(shuō)：是面部的變化，迎接頜的到來(lái)；一條無(wú)頜的魚(yú)，卻是為頜而設(shè)計(jì)的。正是因?yàn)楹芏嗌眢w結(jié)構(gòu)的變化，才最終導(dǎo)致了頜的出現(xiàn)。

有頜脊椎動(dòng)物的崛起：下巴的出現(xiàn)

現(xiàn)在地球上大概有六萬(wàn)多種脊椎動(dòng)物，99.8%的脊椎動(dòng)物都是有頜類(lèi)。頜的出現(xiàn)，就是下巴的出現(xiàn)，使得它在生存競(jìng)爭(zhēng)里有了一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以包括人類(lèi)，包括今天的各種魚(yú)類(lèi)，都是有下巴的脊椎動(dòng)物。

有頜類(lèi)，Zhu et al. (1999)

整體上來(lái)說(shuō)，最低等的有頜類(lèi)脊椎動(dòng)物是什么呢？是一種盾皮魚(yú)類(lèi)。這個(gè)魚(yú)類(lèi)跟我們平時(shí)見(jiàn)到的魚(yú)完全不一樣，它的頭部跟身體的前部都披了很重的盔甲。

恐魚(yú)，也稱(chēng)鄧氏魚(yú)，盾皮魚(yú)的一種

在泥盆紀(jì)的海洋里，大概3.6億年到4.1億年期間，盾皮魚(yú)類(lèi)是當(dāng)時(shí)海洋里的霸主。它長(zhǎng)得非常之大，有的可以長(zhǎng)到10米、11米長(zhǎng)。過(guò)去認(rèn)為這個(gè)魚(yú)類(lèi)在3.6億年前已經(jīng)滅絕了。那么實(shí)際上它有沒(méi)有滅絕呢？我們現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn)，它并沒(méi)有完全滅絕。

盾皮魚(yú)類(lèi)的一支變成了我們。這個(gè)實(shí)際上還得益于我們中國(guó)的化石的發(fā)現(xiàn)。Science的一個(gè)評(píng)述就說(shuō)，在過(guò)去，盾皮魚(yú)類(lèi)被認(rèn)為是一個(gè)已經(jīng)滅絕的生物，而來(lái)自中國(guó)的發(fā)現(xiàn)正在改變這個(gè)認(rèn)識(shí)。

盾皮魚(yú)并沒(méi)有滅絕，其中的一支變成了人類(lèi)，Long (2016) Science

這有點(diǎn)像過(guò)去我們講恐龍已經(jīng)滅絕了，但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，恐龍并沒(méi)有完全滅絕，恐龍的一支實(shí)際上變成了鳥(niǎo)類(lèi)。

過(guò)去的泥盆紀(jì)是一個(gè)魚(yú)類(lèi)的時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，最高等的這些脊椎動(dòng)物都在海洋里。這時(shí)候有頜類(lèi)的各主要門(mén)類(lèi)也都已經(jīng)出現(xiàn)了。我們要追溯頜的出現(xiàn)，追溯這些早期的有頜類(lèi)是怎么來(lái)的，我們就要去找更多的化石證據(jù)。

云南早泥盆世西屯脊椎動(dòng)物群，Brian Choo (2004)

從泥盆紀(jì)再往前推一個(gè)時(shí)代，我們叫志留紀(jì)。但到了這個(gè)時(shí)代，大概4.2億到4.4億年的時(shí)候，化石記錄非常零星。基本上有頜類(lèi)的材料就是像這樣的一些棘刺啊，這樣的一些鱗片啊。所以基本上對(duì)我們有頜類(lèi)的祖先的認(rèn)識(shí)，就是有點(diǎn)盲人摸象，所以我們還是要去找證據(jù)。

志留紀(jì)海洋中的魚(yú)類(lèi)化石發(fā)現(xiàn)

全球的科學(xué)家也都在找化石，找志留紀(jì)有頜類(lèi)的化石證據(jù)。這是在歐洲他們找到的兩個(gè)化石的證據(jù)。但是這些化石非常地破碎，一個(gè)是上頜，一個(gè)是下頜的碎片。

歐洲科學(xué)家找到的志留紀(jì)有頜類(lèi)的化石證據(jù)

我們課題組，包括我們團(tuán)隊(duì)，也在尋找這些證據(jù)。在2007年的時(shí)候，我們找到了一個(gè)鱗片。

2008年，我們找到了一個(gè)下頜，這在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是保留得最好的材料。

我們非常地幸運(yùn)，在2009年找到了一條完整的魚(yú)，我們將它命名為“夢(mèng)幻鬼魚(yú)”。應(yīng)該說(shuō)它是志留紀(jì)唯一完整保存的硬骨魚(yú)，乃至有頜類(lèi)的化石的證據(jù)。

志留紀(jì)唯一完整保存的硬骨魚(yú)乃至有頜類(lèi)化石：夢(mèng)幻鬼魚(yú)。Zhu et al. (2009)

這非常重要，因?yàn)閷?duì)于化石來(lái)說(shuō)，如果是分散保存，你很難證明它們來(lái)自于同一個(gè)生物。所以夢(mèng)幻鬼魚(yú)是一個(gè)非常重要的證據(jù)。

在這之后，我們又有了一些比較重大的發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)就是全頜魚(yú)的發(fā)現(xiàn)。

初始全頜魚(yú)和朱敏團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Nature的論文。Zhu et al. (2013)

什么是全頜魚(yú)呢？就是它有和盾皮魚(yú)類(lèi)一樣的身子和頭，同時(shí)它出現(xiàn)了硬骨魚(yú)類(lèi)（就是我們平時(shí)吃的魚(yú)）的下頜。所以它一下子把這兩個(gè)大的類(lèi)群的關(guān)系給連在了一起。

過(guò)去我們認(rèn)為，軟骨魚(yú)類(lèi)跟硬骨魚(yú)綱的共同祖先類(lèi)似已經(jīng)滅絕的棘魚(yú)類(lèi)。比如說(shuō)鯊魚(yú)，它身上沒(méi)有像我們平時(shí)吃的青草鰱鳙這些魚(yú)的大塊的骨片。過(guò)去認(rèn)為這是一種原始的特征。現(xiàn)在經(jīng)過(guò)我們的研究，它的譜系圖就變成了這樣。

有頜類(lèi)早期演化框架

也就是說(shuō)這個(gè)軟骨魚(yú)類(lèi)跟硬骨魚(yú)類(lèi)共同的祖先，應(yīng)該是像全頜魚(yú)。軟骨魚(yú)類(lèi)有一個(gè)特征丟失的過(guò)程，它的一些外骨骼逐漸地丟失。這實(shí)際上使得我們對(duì)過(guò)去演化框架的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)重新的修訂。

肉鰭魚(yú)的登陸：四肢的出現(xiàn)

我想大家最關(guān)心的還是：什么魚(yú)跟我們?nèi)祟?lèi)關(guān)系最近？什么是登陸的魚(yú)類(lèi)？整個(gè)脊椎動(dòng)物從硬骨魚(yú)類(lèi)里分出了兩支，一支叫輻鰭魚(yú)類(lèi)，一支叫肉鰭魚(yú)類(lèi)。

什么叫輻鰭魚(yú)類(lèi)？什么叫肉鰭魚(yú)類(lèi)？大家平時(shí)吃到的魚(yú)，比如青草鰱鳙四大家魚(yú)，基本上都是輻鰭魚(yú)類(lèi)。輻鰭魚(yú)類(lèi)的特點(diǎn)就是：它的胸鰭和腹鰭中有很多塊骨頭。

輻鰭魚(yú)（ray-finned）和它的鰭

肉鰭魚(yú)類(lèi)的鰭如果從外觀來(lái)看，是肉乎乎的。但是如果看里面的骨骼結(jié)構(gòu)，你就能看到，肉鰭魚(yú)的一根骨頭就對(duì)應(yīng)我們的肱骨，或者大腿骨。所以這就證明，我們是從肉鰭魚(yú)類(lèi)演化過(guò)來(lái)的。

那么什么是肉鰭魚(yú)類(lèi)？現(xiàn)生的肉鰭魚(yú)類(lèi)又是哪些呢？現(xiàn)在地球上能夠真正稱(chēng)為肉鰭魚(yú)類(lèi)的、還活在水中的肉鰭魚(yú)類(lèi)，其實(shí)非常之少，只有兩大類(lèi)，一類(lèi)我們就叫做肺魚(yú)。

肺魚(yú)現(xiàn)在只有三個(gè)屬、六個(gè)種，包括來(lái)自于南美的肺魚(yú)、非洲的肺魚(yú)，還有澳大利亞的肺魚(yú)，就這么三個(gè)屬，都來(lái)自于南半球。肺魚(yú)顧名思義，它可以用肺呼吸。如果在非常干旱的環(huán)境里，它就可以把自己包在一個(gè)繭里，然后通過(guò)肺呼吸度過(guò)干旱的季節(jié)。這是肺魚(yú)的一個(gè)特點(diǎn)。

另外一類(lèi)我們叫拉蒂邁魚(yú)。它的胸鰭和腹鰭非常像我們?nèi)祟?lèi)的前肢跟后肢。這個(gè)魚(yú)實(shí)際上只有一個(gè)屬、兩個(gè)種。我們國(guó)家現(xiàn)有的拉蒂邁魚(yú)是當(dāng)時(shí)科摩羅政府贈(zèng)送給我們的現(xiàn)生的標(biāo)本。

“活化石”拉蒂邁魚(yú)，1976年捕獲，1982年贈(zèng)送我國(guó)。

這是后來(lái)在印尼發(fā)現(xiàn)的另外一種拉蒂邁魚(yú)。

所以現(xiàn)在地球上登陸的魚(yú)類(lèi)就這么多。

但是我很高興地告訴大家，經(jīng)過(guò)我們的研究，還有我們幾代人不懈的努力，我們發(fā)現(xiàn)中國(guó)實(shí)際上是肉鰭魚(yú)類(lèi)的故鄉(xiāng)，發(fā)現(xiàn)地主要是在云南的曲靖。

如果我們追溯人類(lèi)的過(guò)去，追溯到4億多年前，就一定會(huì)回到云南曲靖。要知道，4億多年前，我們中國(guó)的南方仍然處在赤道的附近，跟我們現(xiàn)在的位置是不太一樣的。

4億多年前，云南曲靖的方位與今天不同。

在云南曲靖，我們發(fā)現(xiàn)了很多很多早期肉鰭魚(yú)類(lèi)的化石材料。這對(duì)于我們理清楚早期肉鰭魚(yú)類(lèi)的這些特征是怎么一步步演化過(guò)來(lái)的，是非常非常關(guān)鍵的。

朱敏團(tuán)隊(duì)在云南曲靖發(fā)現(xiàn)的肉鰭魚(yú)類(lèi)的化石材料

大家看這樣一張肉鰭魚(yú)類(lèi)的進(jìn)化分支圖。大家可以看到，最早期的肉鰭魚(yú)類(lèi)幾乎都是在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的，都是由我們團(tuán)隊(duì)，包括我和我的同事們發(fā)現(xiàn)的化石材料。

最早期肉鰭魚(yú)的化石材料幾乎都是在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的，Zhu et al. (2009)

比如說(shuō)我們找到了空棘魚(yú)，就是剛才講的拉蒂邁魚(yú)；最早的云南孔骨魚(yú)，一種非常現(xiàn)代的空棘魚(yú)；最早的爪齒魚(yú)；還有肺魚(yú)的支系里最古老的肺魚(yú)。這些都是在我們中國(guó)發(fā)現(xiàn)的。另外在四足動(dòng)物這個(gè)支系里，幾乎可以說(shuō)是最早期的這些分化，我們國(guó)家也有很多很多的化石發(fā)現(xiàn)。

云南曲靖當(dāng)時(shí)是一個(gè)海灣的環(huán)境，肉鰭魚(yú)類(lèi)在那樣的環(huán)境里一下子分化出來(lái)，然后再向全球擴(kuò)散；擴(kuò)散之后，最后才有這些魚(yú)類(lèi)的登陸。

因此可以說(shuō)，如果沒(méi)有云南曲靖，就沒(méi)有我們中國(guó)南方肉鰭魚(yú)類(lèi)的早期演化事件，也就沒(méi)有后來(lái)的魚(yú)類(lèi)的登陸，更沒(méi)有最后人類(lèi)的出現(xiàn)。

這是張彌曼院士的一個(gè)工作，她也是在云南曲靖發(fā)現(xiàn)了楊氏魚(yú)跟奇異魚(yú)。

楊氏魚(yú)（左）與奇異魚(yú)（右）

這是張彌曼院士制成的楊氏魚(yú)的化石標(biāo)本。

張彌曼院士用連續(xù)磨片及蠟制模型的方法制成的楊氏魚(yú)化石等比例放大標(biāo)本

這個(gè)研究當(dāng)時(shí)也是非常地轟動(dòng)，因?yàn)樗穸诉@些魚(yú)類(lèi)有內(nèi)鼻孔的有些證據(jù)，開(kāi)啟了全球?qū)W界對(duì)于云南化石研究的新的認(rèn)識(shí)。

這是東生魚(yú)，是在四足動(dòng)物這個(gè)支系里。我們通過(guò)高精度的CT，對(duì)它的大腦、血管、神經(jīng)進(jìn)行了重建。這個(gè)研究表明，我們?nèi)祟?lèi)最后適應(yīng)陸地生活的很多特征，包括垂體、腦的演變，在東生魚(yú)的這個(gè)時(shí)期已經(jīng)出現(xiàn)了。

東升魚(yú)顱腔

我們回到最基礎(chǔ)的問(wèn)題——登陸。從水底到陸地，這是一個(gè)根本性的介質(zhì)的變化。生物要登陸，就要適應(yīng)這樣的環(huán)境變化。

登陸：從肉鰭魚(yú)到早期兩棲動(dòng)物

大家知道，我們?cè)谒镉斡荆绻悴粨潋v的話，你一般來(lái)講是沉不下去的，因?yàn)樗懈×Α５堑搅岁懙厣希覀兪紫纫朔亓Φ挠绊憽６朔亓Γ紫染褪撬闹淖兓鸫a要撐得住自己的身體。其次從水里到了空氣里，還要有聽(tīng)覺(jué)的出現(xiàn)，聲音要被放大，這就導(dǎo)致了身體結(jié)構(gòu)的一系列變化。

為登陸做準(zhǔn)備：骨骼的變化

另外還有一個(gè)變化就是：魚(yú)類(lèi)的肩胛骨跟頭骨是連在一起的，演化成為人類(lèi)之后，我們的肩胛骨跟頭骨是分開(kāi)的，這樣我們就有了脖子。

登陸的時(shí)候，我們還要面臨另外一個(gè)挑戰(zhàn)，就是呼吸的問(wèn)題。在水里，魚(yú)類(lèi)是通過(guò)鰓進(jìn)行呼吸的，通過(guò)鰓來(lái)進(jìn)行氧氣的交換。到了陸地上，我們是通過(guò)肺來(lái)進(jìn)行呼吸。

在這個(gè)變化的過(guò)程中，內(nèi)鼻孔的出現(xiàn)是一個(gè)非常重要的前提。它形成了鼻腔和口腔之間的一個(gè)通道，有了這個(gè)內(nèi)鼻孔，我們?cè)谒X(jué)的時(shí)候，在吃飯的時(shí)候，才能照常呼吸。

魚(yú)類(lèi)有兩個(gè)外鼻孔，而我們?nèi)祟?lèi)有一個(gè)外鼻孔，一個(gè)內(nèi)鼻孔。

內(nèi)鼻孔到底是怎么出現(xiàn)的？在學(xué)界一直有很多的爭(zhēng)論。一個(gè)爭(zhēng)論就是說(shuō)，魚(yú)有兩個(gè)外鼻孔，跟四足動(dòng)物相近的魚(yú)有一個(gè)內(nèi)鼻孔，一個(gè)外鼻孔。

魚(yú)的兩個(gè)外鼻孔（左），與四足動(dòng)物相近的魚(yú)的內(nèi)鼻孔（右）。Zhu & Ahlberg (2004)

這有兩種解釋?zhuān)环N解釋就是：魚(yú)其中一個(gè)外鼻孔變成了內(nèi)鼻孔。但是這個(gè)假說(shuō)有一個(gè)問(wèn)題，就是內(nèi)鼻孔是在頜弓的里面，外鼻孔是在頜弓的外面，所以它如何跨過(guò)頜弓就是一個(gè)問(wèn)題。另外一個(gè)解釋就是：外鼻孔丟失了一個(gè)，出現(xiàn)了一個(gè)內(nèi)鼻孔。

這兩種假說(shuō)需要靠化石來(lái)印證。我們團(tuán)隊(duì)找到了一個(gè)叫做肯氏魚(yú)的化石。這種魚(yú)是比較原始的四足型動(dòng)物。

肯氏魚(yú)所處的演化階段，介于原始魚(yú)類(lèi)和四足動(dòng)物之間。

在它的演化階段，前上頜骨跟上頜骨之間有一個(gè)豁口正好分開(kāi)了，也就是內(nèi)外鼻孔跨過(guò)頜弓的障礙就不存在了。所以也就認(rèn)為，我們?nèi)祟?lèi)的內(nèi)鼻孔是從魚(yú)類(lèi)的后外鼻孔演化過(guò)來(lái)的。

內(nèi)鼻孔的“漂移”演化示意圖

這是我們2004年的一個(gè)工作，解決了內(nèi)鼻孔的起源問(wèn)題。其實(shí)我們?nèi)祟?lèi)的唇裂、腭裂等很多面部發(fā)育的缺陷，都是跟這種基因的丟失有關(guān)系，我們認(rèn)為這跟我們的內(nèi)鼻孔演化事件是密切相關(guān)的。

豁嘴的魚(yú)（左）與唇裂等面部發(fā)育缺陷（右）

對(duì)于我們這個(gè)研究來(lái)說(shuō)，最最直接的證據(jù)就是魚(yú)石螈類(lèi)。魚(yú)石螈類(lèi)就是最早的兩棲動(dòng)物，兼有魚(yú)類(lèi)和兩棲動(dòng)物的特性。

魚(yú)類(lèi)登陸的直接證據(jù)——魚(yú)石螈類(lèi)。Clack，2005。

魚(yú)石螈它還是有一個(gè)魚(yú)的尾巴，身上還有魚(yú)的鱗片，但是它已經(jīng)出現(xiàn)了指頭。還有一些身體結(jié)構(gòu)的改變，比如說(shuō)它的肩帶跟頭骨分開(kāi)了，還有一塊骨頭到了耳朵里頭，變成了聽(tīng)小骨。另外它可能有八個(gè)指頭，我們?nèi)祟?lèi)的五指實(shí)際上是后來(lái)才穩(wěn)定下來(lái)的。

魚(yú)石螈類(lèi)也有很多發(fā)現(xiàn)的故事。斯瓦爾巴德這個(gè)群島，可能有的人熟悉，有的人不知道，但是告訴大家，我們現(xiàn)在建的北極站就在這里。

斯瓦爾巴德群島

1933年，中國(guó)成為《斯瓦巴德條約》的協(xié)約國(guó)，所以到今天，中國(guó)公民仍然可以自由出入斯瓦巴德，不需要簽證。當(dāng)時(shí)的北極考察，科學(xué)家和探險(xiǎn)家們就是從這里出發(fā)，向北極進(jìn)發(fā)的。

1897年，有三位瑞典探險(xiǎn)家從斯瓦爾巴德群島出發(fā)，乘熱氣球向北極飛去。但是很不幸，那次考察這三個(gè)人去了就失蹤了。

到了1898年，一個(gè)瑞典古生物學(xué)家，也是地質(zhì)學(xué)家，諾瑟（A.G.Nathorst）組織了搜尋行動(dòng)。最早還是在斯瓦爾巴德島進(jìn)行搜尋，后來(lái)搜尋無(wú)果，就到了另外一個(gè)地方，格陵蘭島。

格陵蘭島雖然地處北美，但是屬于丹麥管轄。他們?cè)跂|海岸的地方發(fā)現(xiàn)了很多的化石材料，包括一些魚(yú)類(lèi)化石的材料，覺(jué)得很奇怪。于是1926年到1927年就開(kāi)始組織了新一輪的考察。

當(dāng)時(shí)因?yàn)楦窳晏m島是屬于丹麥的，所以丹麥的地質(zhì)學(xué)家科赫（Lauge Koch）就組織了這次考察，但是頭兩年并沒(méi)有什么發(fā)現(xiàn)。到了1929年，瑞典的一位古生物學(xué)家?guī)炝兀?span lang="EN-US">O.Kulling）加盟，發(fā)現(xiàn)了最早的魚(yú)石螈類(lèi)的化石材料。

最早的魚(yú)石螈類(lèi)的化石材料

這個(gè)化石材料在當(dāng)時(shí)非常非常地轟動(dòng)。因?yàn)樵谑甲骧B(niǎo)之后，魚(yú)石螈類(lèi)也是生物進(jìn)化的一個(gè)中間的類(lèi)型。比如它的頭已經(jīng)有點(diǎn)像娃娃魚(yú)了，它已經(jīng)出現(xiàn)了一些附肢。這是當(dāng)時(shí)的一個(gè)卡通畫(huà)，叫四足魚(yú)。

在這之后，上世紀(jì)30年代、40年代都有很多很多的考察。到了1952年，科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)泥盆紀(jì)的四足動(dòng)物，叫棘螈。大家看這個(gè)化石材料。

棘螈

這是對(duì)棘螈生態(tài)的一個(gè)復(fù)原圖，長(zhǎng)這個(gè)樣子。

最早出現(xiàn)的這種泥盆紀(jì)四足動(dòng)物主要還是生活在水中，它們只是偶爾能夠登到陸地上，或者從水里冒出頭來(lái)。到了上個(gè)世紀(jì)90年代之后，我們逐漸在全球發(fā)現(xiàn)了更多的材料，包括歐洲、澳大利亞、中國(guó)等等。

全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的泥盆紀(jì)化石材料。Scientific American，Clack 2005

在大概3.8億年的時(shí)候，泥盆紀(jì)的四足動(dòng)物已經(jīng)完成了它的進(jìn)化，已經(jīng)開(kāi)始了它的登陸之旅。任何一個(gè)泥盆紀(jì)四足動(dòng)物的發(fā)現(xiàn)都是非常重要的。

這是上周四（10月24日）我們?cè)凇?span lang="EN-US">Nature》上發(fā)表的一個(gè)最新發(fā)現(xiàn)，是在俄羅斯發(fā)現(xiàn)的帕瑪螈，距今已有3.7億年。

帕瑪螈復(fù)原圖。Beznosov et al. (2019)

大家看，帕瑪螈仍然還是生活在水中，它的頭頂上長(zhǎng)了兩個(gè)眼睛。它的眼睛為什么要長(zhǎng)到頭頂上呢？針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們的解釋是：整個(gè)登陸的過(guò)程是有一些先決條件的，眼睛露出水面就是其中之一。

地球上生命的演化，最早登陸的是一些植物，接著是無(wú)脊椎的動(dòng)物，然后才開(kāi)始魚(yú)類(lèi)的登陸。如果沒(méi)有前面的這些鋪墊，魚(yú)類(lèi)爬到陸地上，面對(duì)的就是一片荒蕪，它根本沒(méi)東西吃，那就沒(méi)有登陸的必要。所以說(shuō)，整個(gè)演化是一個(gè)環(huán)環(huán)相套的過(guò)程。

我給大家講了這么多，就是展現(xiàn)了一個(gè)魚(yú)類(lèi)登陸的過(guò)程。從最早魚(yú)類(lèi)的出現(xiàn)，大概是5.2億年，最后到3.8-3.7億年逐漸開(kāi)始登上陸地。

我們?nèi)梭w幾乎所有的結(jié)構(gòu)，都可以追溯到遙遠(yuǎn)的過(guò)去。這是我們把人體的一個(gè)骨架投射到了泥盆紀(jì)的魚(yú)類(lèi)身上去，我們?cè)谡胰祟?lèi)身體結(jié)構(gòu)的來(lái)源。

現(xiàn)代人骨骼按比例追溯到一條古代魚(yú)。Long (2006)

“我們從水里來(lái)”，我們?nèi)祟?lèi)從魚(yú)演化過(guò)來(lái)，是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，我們科學(xué)家會(huì)通過(guò)化石材料，找到這個(gè)演變過(guò)程的出處和證據(jù)。這是非常重要的。因?yàn)樗軌驇椭斫猓何覀內(nèi)祟?lèi)的很多身體結(jié)構(gòu)，比如我們的上頜、下頜，我們的牙齒，我們的肩胛骨，我們的腿骨究竟是怎么來(lái)的。