从鱼变人分几步？
2020-08-02刘森
刘森
当你打开书本，用手指翻动书页，阅读这篇文章的时候，或许不会想到，这几个对我们来说再平常不过的动作，却是源于3亿年前一群不甘平凡的鱼类，在浅滩中用胸鳍移动身体所作的无数次努力。
鱼是怎么一步步演变成人类的，一直是令科学家好奇的问题。研究表明，3亿多年前，一群肉鳍鱼慢慢爬上陆地，演化出如今的两栖动物、爬行动物、鸟类和包括人类所属哺乳动物在内的四足脊椎动物。这其中，鱼类登陆是生命演化史上的里程碑式事件。
但这个过程具体是怎样的？一开始，鱼类是如何过渡成两栖动物的？至今仍没有足够认识。最近，来自澳大利亚和加拿大的古生物学家们，揭开了其中重要一环：他们发现了一种古老的螈类——“希望螈”化石，揭示了鱼鳍向人类手部的演化过程。
长“手指”的鱼
鱼类从水生到陆生环境的转换会遇到许多困难，其中最重要的挑战，就是将鳍逐渐演化为有力的四肢，获得在陆地上运动的能力。
之前人们已经发现了一些关键化石。一个是泥盆纪晚期的提塔利克鱼，它的鳍和鱼类祖先相比变得更小也更简单了。其胸鳍的鳍条很不对称，科学家推测在其底部已经形成了一层“掌心肉”，并且具有骨骼支撑，只是还没有长出明确的指骨。提塔利克鱼的鳍不足以支撑其上陆，但可以帮助它们在水底移动。
同样生活在泥盆纪晚期，被认为是“最早四足动物”的鱼石螈和棘螈，则已经抛弃了由鳍条支撑的胸鳍和腹鳍，取而代之的是由骨骼支撑的四肢，包括数量不等的手指（原为鳍条）。这证明它们除了能够在水底移动，还拥有了一定的陆地移动能力。
最早的四足动物——鱼石螈，已经长出了手指。
但是，在它们之间，还缺少了一个关键过渡——既有鳍条，又有指骨的鱼。希望螈的出现正好弥补了这一环。
承前启后的新化石
在这项新研究中，研究人员对一块距今3.8亿年的泥盆纪晚期的“希望螈”化石进行了高精度CT扫描，结果显示，这种鱼既有鳍条，也拥有明显的指骨。
在由鳍条包裹的胸鳍中，不仅可以清晰地看到肱骨、桡骨和尺骨、腕骨和掌骨（相当于人类的大臂、小臂、手腕和手掌），还发现了两根明确的指骨，以及三根可能存在的指骨。这一结果告诉我们，鱼类在离开水之前，就已经有脊椎动物基本的四肢结构了。
同时，经过对比发现，希望螈比提塔利克鱼更接近四足动物，填补了鱼类向四足动物演化的重要空白。登上陆地，“手指”只是一小步。这是我们“祖先”的高光时刻。但我们不免会好奇，“鱼类变人”的全过程是怎样的。鱼类要登上陆地，面对的不仅仅是身体移动的问题，其他身体结构，包括呼吸、捕食，乃至繁殖行为和发育过程，都要升级换代。如此浩大而复杂的工程，是如何实现的呢？生物学家认为，主要经历了四个重要的身体结构变化。
颌的出现
在5.4亿年前的寒武纪生命大爆发中，以海口鱼、昆明鱼为代表的早期鱼形动物没有颌，只能被动吸入（和过滤）海水中的悬浮物、或海底泥沙中的食物碎片作为食物。在大约距今4.2亿年前的志留纪晚期，一批鱼类的鳃弓（原为呼吸器官）向前移动，形成了上下颌。这使得它们可以主动出击捕食。
此后鱼类迅速发展，在1000多万年内体型就从几十厘米增大到几米。其中邓氏鱼（一种盾皮鱼类）的体长更是达到6米，体重超过10吨，颌部输出的咬合力超过霸王龙！凭借一身“先进”装备，鱼类将无脊椎动物赶下宝座，成为海洋新霸主。
从软骨变硬骨
鱼类在海洋中称霸之后，即开始了更加激烈的内部竞争。盾皮鱼类逐渐演化成两大类群——软骨鱼和硬骨鱼。前者骨骼中碳酸钙含量较低，是现生鲨鱼、鳐鱼等水生动物的祖先。而硬骨鱼的骨骼中碳酸钙含量高，全身骨头变硬，使其能够支撑起体重，为以后登陆提供了基础。
四肢的出现
硬骨鱼中的一个支系——肉鳍鱼类，开始了更大胆的“尝试”。它们的鱼鳍不再是简单的鳍条，而是生长着骨骼，并在外面包裹着一层肌肉，能够为其在水底移动提供动力的肌肉。为了摆脱竞争日益激烈的海洋，一些肉鳍鱼开始向内陆的淡水环境迁徙。
