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可怕的肺鱼

2015-03-13吴月梅

科学大众(中学) 2015年2期
关键词:南美洲骨头澳洲

吴月梅

据英国《每日邮报》2014年11月4日报道,一名巴西男子通过开腹手术将一条活鱼从肠道中取出。从发布到网上的视频截图可以看出,一名医生正从患者血肉外露的腹部拉出一条南美肺鱼。俗话说“鱼儿离不开水”,奇迹的是,这条肺鱼的生命力还很旺盛,被取出时还在蠕动,最后这条鱼被安乐死处理。

南美肺鱼可以在低氧环境中生存,通常生活在沼泽地或流动缓慢的水域,身形细长,可长至125cm。每到旱季无雨、河流干枯时,它们就干脆钻进土中,用自己分泌的黏液包裹身体,几个月甚至于好几年都不会死亡。直到雨季来临后,它们才破土而出,又重新回到水中。

在19世纪,由于肺鱼的肉是粉红色的,因此当地土著人捉到后常把它当作鲑鱼的一种,而且这种鱼一直是人们的盘中餐。情况一直持续到澳大利亚博物馆馆长克雷夫特对肺鱼的重新发现。一天当克雷夫特在吃晚餐时注意到盘子里的鲑鱼有一个肺。这是鱼进化到脊椎动物之间所遗失的一个重要环节的证据。鲑鱼都是用鳃呼吸的,而这条鱼却有肺,那么它的肺起什么作用呢?

他立即对这条鱼解剖,结果发现鱼肺的长度几乎与整条鱼的体腔一样长。这种神奇的鱼有肺,因此能呼吸。随后的研究发现,它可以用鳃和肺同时呼吸,也可以单独地使用肺或鳃呼吸。实际上,肺鱼有两套呼吸系统,在水中它用鳃呼吸,到了干旱的季节,河水干涸时,它会躲在泥里用肺呼吸。

随后,肺鱼被作为肉鳍鱼亚纲的一个目,分到角齿鱼目角齿鱼科新角齿鱼属。

远古时期肺鱼曾经是海洋中的居民,到了泥盆纪中后期,它开始向陆地进军,进入到淡水环境中,并最终成为淡水鱼。肺鱼最早的代表是泥盆纪中期的双鳍鱼。肺鱼在地球晚泥盆世至石炭纪曾经比较繁盛、大量繁殖。现在只有极少数特化的代表在非洲、澳洲和南美洲的赤道地区遗留下来,可以说是一种“活化石”。肺鱼身上披着的瓦状鳞,背鳍、臀鳍和尾鳍都连在一起,并有构造最古老的“原鳍”。所谓原鳍与正常鱼鳍不同之处是一个肉柄状的东西。肺鱼之所以得名,主要在于它们的鳔。肺鱼的鳔的构造很像肺,可以进行气体交换,所以有人将肺鱼的鳔称为“原始肺”。对于绝大多数鱼类而言,鳔的作用主要在于帮助鱼上浮或下沉,增强平衡性,而呼吸则通过鳃来完成。而肺鱼的特别之处就在于,它不仅能通过鳃来呼吸,也能通过鳔来呼吸。这使得肺鱼可以在没有水的环境下,也能存活很长一段时间。

肺鱼有3亿多年的历史。目前世界上仅有3种肺鱼,分布在非洲、澳洲和南美洲。其中南美洲肺鱼最为独特,它主要分布在亚马孙河和圭亚那河流等流域的沼泽中。南美洲肺鱼呈鳗形,长约80厘米,最大可达1米。背上长有复瓦状排列的微小圆鳞,偶鳍呈桡状或鞭状,腹鳍则远距后方;其鳍无脊鳍、尾鳍、臀鳍的区别,一直围绕至尾端。

肺鱼的幼体酷似蝌蚪,而且腹部有吸盘。肺鱼的“肺”事实上是由发达的鳔特化而来,因此部分种类即使没有水也能呼吸空气而生存。在水中,鳍能像脚一样支撑着身体。肺鱼呼吸空气的能力自然而然地使我们联想到,它们可能是鱼类和陆生脊椎动物之间的一个中间过渡环节。特别是澳洲肺鱼的偶鳍演化的外形很像是细细的腿,它们甚至可以用这样的偶鳍在河底或是水塘底部像走路似地移动身体,这样的身体结构和行为活生生地反映了陆生的四足脊椎动物的早期形态。

澳洲肺鱼是3个地区肺鱼中最原始的。它们生活在昆士兰州的一条河流中,在旱季河流水量减少时就生活在一个个孤立的小水坑中,到水面上来呼吸空气时,是利用它那分布着许多血管的单个的肺进行呼吸。不过,这种鱼还不能离开水面单独生活。而非洲的肺鱼和南美洲的肺鱼,当它们栖息的河流完全干涸后还能够生存。与澳洲肺鱼不同的是,这两种肺鱼都有2个肺。当旱季来临时,这些肺鱼就钻进泥里并把自己包裹起来,只留下数个小孔与外界通气,以使自己能够呼吸。在非洲曾有人在4年前盖的房子下面的土里挖到活着的肺鱼。

与其他的鱼类家族相比,肺鱼类一直是一个不起眼的小家族。从这一支进化路线的主干发展出了角齿鱼属,它们在三叠纪和随后的整个中生代里曾经广泛分布在世界上大多数的大陆水域里。现代的澳洲肺鱼就是角齿鱼的直接后裔。南美肺鱼的偶鳍退化成又长又细的鞭状,而非洲的肺鱼偶鳍也显著缩小,成为相当小的附肢。

南美洲肺鱼与非洲、澳洲肺鱼一样,具有最原始、古老的生理构造特点。大部分骨骼是软骨,但保留着发育很好、包以厚鞘的脊索,肺内是螺旋瓣,这一点它和软骨鱼类很相近。南美洲肺鱼的皮肤里散布着各种色素细胞,因此它们的体色是多种多样的,并能随环境变化而改变身体的颜色。这种鱼据说能发出猫叫的声音。每当干旱季节,肺鱼就躲进泥洞中,用肺呼吸。待雨季一开始它就从泥洞中爬出来,饱餐一顿,然后自己建巢,准备着生儿育女。

肺鱼的牙齿很特殊,呈两列大的厚板状,齿尖向前,肺鱼用它来砸碎水底动物的甲壳。肺鱼平时用鳃呼吸,缺氧时又能用肺呼吸。肺鱼的头颅很发达,和舌弧一样,只有一部分硬骨化。肺鱼还有5对鳃弧,全部为软骨性。鳔有单鳔、双鳔之别,上面有网状隆起,由短的鳔管与食管相通。

一般鱼类都是在水中产卵,而肺鱼却把卵产在泥巢中。肺鱼的巢实际上就是从泥里掘出的长约1米的小隧道。雌肺鱼把卵排出后,由雄肺鱼负责看护。为了使后代有良好的生存环境,雄肺鱼的腹鳍一到繁殖期时,就长出了许多富有微血管的细长的丝状突起,血液中的氧气通过这些丝状突起释放到水中去,以利卵子的正常发育。

每当非洲旱季到来的时候,降水稀少,沼泽里的水干涸了。这时,肺鱼便立即钻进了泥地里,将身体卷曲起来,直到尾巴快弯到头部为止。它身体的表皮上会渗出一层黏液,使自己的身躯同泥洞间涂上了一层衬里。嘴的四角也由这种黏液结成了像个圆形的漏斗,留有几个小洞直通外面,让空气进到里面,用“肺”来进行微弱地呼吸。

雨季再次到来时,非洲沼泽地带充满了水,肺鱼重新回到水里恢复那活跃的生命。这时,它就用鳃呼吸了。

肺鱼为什么能在陆地上生活?因为肺鱼有一个特别的“肺”,这个肺相当于一般鱼的鱼鳔,不同的是,肺鱼的鳔和食道相通,像一个囊,里面有许多分支繁多的血管,能够像肺那样鼓动,吸进氧气和排出二氧化碳。肺鱼的口腔和鼻腔相通,这也是跟其他鱼类不同的。由于呼吸系统的改变对于生物登陆后的生存至关重要,因此肺鱼凭借它的肺成为陆地脊椎动物祖先的有力竞争者。腔棘鱼和肺鱼之争一直持续到现在,科学界依然没有定论。有人发现,腔棘鱼没有内鼻孔,这大大削弱了它的竞争力。古生物学家在研究生物的“家谱”时,要比较各种生物的结构,从中找出某个器官的历史演变,或者某块骨头的缓慢变形,从而确定什么生物是祖父辈,什么生物是孙子辈。由于陆生脊椎动物都有内鼻孔,而腔棘鱼不具备这个特点,因此一些科学家认为它不是我们的祖先。

但是另一项研究却给腔棘鱼带来了好消息。1991年,科学家比较了腔棘鱼和蝌蚪的血液,发现两者的氨基酸链非常相似。血缘关系的相似使人们设想,腔棘鱼与蝌蚪确实有联系,腔棘鱼可能确实是蝌蚪和所有陆地脊椎动物的祖先。

到底哪一条鱼才是那个成功登陆者呢?不完整的基因检测导致了完全不同的结果:有些基因检测表明,肺鱼与有尾两栖类关系最近;另一些检测表明,总鳍鱼与无尾两栖类关系最近。由于缺乏现生总鳍鱼与肺鱼进行对照,而且肺鱼化石骨骼证据不足,所以很难确认肺鱼就是两栖动物祖先。或许,脊椎动物的祖先还另有其“鱼”?真是遗憾,腔棘鱼、肺鱼与我们人类语言不同,无法告诉我们它们的历史。

现生肺鱼与现生四足动物之间共同特征的进一步研究发现,不仅突出了肺鱼在进化生物学研究中的重要位置,而且为古生物学和进化生物学的理论与实践开辟新的研究天地。最近,科学家在研究肺鱼骨头的形成时有了惊人的发现,肺鱼骨头的形成与人类早期四肢的形成很相像。离开身体最近的是一根骨头,然后是两根骨头,在骨头顶端有很多小分支,这些小分支再往外扩展就形成了我们所称的鳍,而鳍的骨头看上去像人类的手指或脚趾骨。或许肺鱼身上记载有很多有关人类进化的神奇故事,但随着人类对这种能呼吸的鱼的了解越来越多时,科学家们发现这种鱼繁殖栖息的水域越来越少,它们目前面临着绝种的危险。过去的100年来肺鱼一直是受保护动物。2002年它被宣布为濒危鱼种。现在澳大利亚境内的肺鱼数量已不足10 000条。如果因生态恶化,这些肺鱼像恐龙那样灭绝的话,那么我们全面了解人类祖先的机会也会随之而消失。

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