03 会走路的鱼
我们的祖先从水生过渡到陆生是进化史上的一个重要节点。早期的四足动物(有四肢的动物)不再浮于水中生活,必须克服重力才可以在陆地上步行。那早期的先驱者到底是如何进化出基本的行走能力的?这一直是使科学家们着迷的问题。
行走所需要的神经回路进化早于腿的出现
一些化石的发现已经告诉我们,脊椎动物如何以及何时进化出在陆地上行走所必需的身体特征。但科学家的最新研究表明,陆地上行走所需要的神经回路可能早在腿进化出来前就已经存在了。因为现今的陆生动物与鱼类有着相同的神经回路,所以它们最后的共同祖先——4.2亿年前的一种古老的鱼类——可能已经有了这种神经回路,并利用其在水下四处走动。
提塔利克鱼化石
化石记录表征了鱼类进化到陆生四足动物身体特征的改变。在这些化石标本中,最具代表性之一的是提塔利克鱼,这是一个约3.75亿年前的“过渡期”化石。提塔利克鱼具有特殊的意义,它虽保留了许多类似鱼类的特征,但也有腕骨,可以用前肢支撑身体。比提塔利克鱼早期的化石没有这种腕骨,一般都更像鱼类;较晚的化石中则有更像四足动物的生物,有明显的足趾和四肢。
4亿年前进化出行走能力的鱼——猬鳐
科学家通过研究猬鳐(一种鱼类)发现,鱼类会步行且不需要腿,事实上它们早已进化出了相关的神经回路。猬鳐可以通过移动后鳍沿着海床移动,很像我们步行时移动腿一样,左右左右左右……猬鳐用来使鳍交替移动的神经回路与鼠类和其他四足动物用来移动四肢的神经回路是一样的,并且它们所用的神经回路由相似的基因所控制。相同的回路不可能进化两次,这意味着四足动物和猬鳐中相同的基因和神经通路在它们最后的共同祖先中就已经存在了,大约是在4.2亿年前。这远远早于早期的四足动物化石。也就是说,参与步行的神经回路早于腿或脚出现之前几百万年就已经进化出来了。
猬鳐
会走路的鱼不止鳐
鳐形目并不是现今存在的唯一“会走路的鱼”。事实上,不太适应离水生活的鱼移动起来更像是步行,像一条腿放在另一条腿前面一样行走。盲鱼也会“走路”,它们用鳍在河床上行走,在瀑布中攀爬。
弹涂鱼
科学家也正在研究现代鱼类在没有水提供浮力的情况下,它们在陆地上是如何移动的。进行这类研究最好是对经常在陆地上自如移动的鱼类进行研究。比如弹涂鱼,它们会用前肢作拐杖来推动身体前移。还有肺鱼,以头作为锚点,将身体的剩余部分向前弹,有时会留下看上去像是足迹的印迹。
这一系列新的研究告诉我们,不管我们的化石记录有多么完整,它也只能告诉我们生物的形态或结构;而决定这个生物是什么的遗传特征、神经特征以及行为特征才是从根本上决定了该生物体结构的特征,现存生物之间的联系也可以像骨骼化石和足迹一样,尽可能多地告诉世人我们祖先的故事。