鱼的鼻孔里的秘密

少侠小黄鸡

先驱杨氏鱼是发掘于云南曲靖的古老肉鳍鱼类化石，于1980年由我国著名的古脊椎动物学家张弥曼院士命名。属名和种名均献给我国古脊椎动物学的奠基人杨钟健教授，其属名中的“young”即指杨先生的姓氏，种名“praecursor”意为“先驱”。

这位杨钟健教授究竟何许人也？又为何成了我国古脊椎动物学的奠基人呢？一切还要从一百年前的故事说起。

杨钟健是我国地质研究和古生物研究的先驱者。1923年杨钟健考入慕尼黑大学地质系古生物专业。四年后，他发表的博士论文《中国北部之啮齿类化石》被认为是中国古脊椎动物学诞生的标志。

1928年，杨钟健返回祖国，主持周口店发掘工作。考察队发现了具有划时代意义的北京直立人（北京猿人）第一颗头盖骨。次年，中国古生物学会在杨钟健和其他学者的合作下成立，随后的1929—1937年间，杨钟健以唯一作者发表与恐龙有关的学术文章共10篇，领导恐龙发掘两次，几乎以一己之力奠定了中国恐龙研究的基础。

1937 年，杨钟健随西南联大的大部队来到后方，在云南地区继续开展地质和古生物化石的调查工作。两年后，杨钟健与同事在禄丰发掘出一具恐龙化石，命名为“许氏禄丰龙”。因为是第一具由中国人完成发掘、研究、组装全过程的恐龙化石，它被后人誉为“中国第一龙”。

杨钟健教授一生的科研领域，几乎涵盖了“从鱼到人”的古脊椎动物学，既是我国古脊椎动物学的开创者，也是我国自然博物馆事业的拓荒者和热心推动者。杨老曾说过：“我们年轻一代，到野外多是直奔化石地点，很少过问四周，这样是愈做愈窄，知识面狭窄又限制了思维的开拓，就会制约我们研究的深度和广度。对比前辈，我们不应当反躬自问吗？”这段话启发了许多后来的年轻学者，也包括命名“先驱杨氏鱼”的张弥曼院士。

说完了杨老的故事，我们說回先驱杨氏鱼和张院士。

先驱杨氏鱼不仅有纪念意义，还具有极高的科学研究价值。自达尔文的进化论提出以来，科学家们开始意识到包括人在内的四足动物，是由水中脊椎动物——鱼类逐步演化而来的。那么究竟哪一类鱼才是陆生四足动物的祖先呢？人们围绕这个话题探讨了许久，最终将突破口聚焦在了不起眼的鼻孔上。

陆地上的四足动物们用肺呼吸，因此有与外鼻孔相通的内鼻孔。这样在进食、吞咽时，外面的空气才可以进入肺部。而现生鱼类并没有肺，并且大多需要依靠鱼鳃呼吸，因此只有两对外鼻孔。水流从前面的外鼻孔流入，流经嗅囊后直接从后面的外鼻孔流出。鼻孔实际上并不参与呼吸。而鱼类从海洋到陆地的关键一步，就是摆脱鱼鳃，呼吸空气，因此起到氧气通道作用的内鼻孔的出现，成为判断四足类动物祖先的关键特征。

张弥曼的老师雅尔维克花了25年时间还原总鳍鱼类（一类原始的肉鳍鱼，如今肉鳍鱼类只剩下了2种矛尾鱼和6种肺鱼，但在4亿年前它们曾是地球水域里的主角）的化石，对其头骨构造进行了非常详细的分析，认为它们存在内鼻孔的痕迹。于是，他提出了总鳍鱼类就是四足动物的祖先的观点，获得了学界的普遍认可。

然而，在我国云南东部，距今4亿年前的岩层里，发现了完整的总鳍鱼类脑颅化石，即先驱杨氏鱼，它即将撼动“总鳍鱼是我们的祖先”这一写进教科书的结论。

我们的祖先是哪种鱼

20世纪80年代初尚未出现CT扫描技术，因此在修理还原杨氏鱼的过程中，张弥曼采取了连续磨片制蜡模法，以放大显示化石的内部结构。这种方法是将古鱼类化石封固在硬石膏模型中，小心地一点点磨掉，每磨去一层就要绘制出一个截面图案，这样就可以像断层扫描一样看到化石里面了。

对仅两厘米长的先驱杨氏鱼脑颅化石进行制作，这个过程实在是冗长、枯燥、乏味。每一次研磨都要用精密的尺子量一下，保证化石磨得均匀平整。之后要将磨好的化石放在显微镜下，利用反光镜将图像映在纸上，再用铅笔仔细描出来。张弥曼利用一切时间，不厌其烦地进行磨片、画图，常常工作到深夜。

即便如此，张弥曼也花了将近两年才最终完成磨片，画出了540多张图。之后她细心地把它们贴在平整的石板上，并用熔化的石蜡和蜂蜡，制作出薄薄的拓片，最后，将所有的拓片“拼装”成一个等比例放大20倍的模型。杨氏鱼的脑颅结构就像经历了魔法的放大，完整地呈现在我们面前了。

通过对放大模型的研究，张弥曼意外发现身为总鳍鱼类，杨氏鱼脑颅中并没有内鼻孔的痕迹。随后她重新观察了老师的标本，发现这些化石上本该是内鼻孔的部位并不完全，有些甚至没有保存下来，并不能直接得出总鳍鱼类具有内鼻孔的结论。于是她否定了老师的权威观点，从根本上动摇了总鳍鱼类“四足动物祖先”的地位，在当时全世界的地质学界和古生物学界引起了极大震动。

随后张弥曼和学生朱敏在曲靖发现的骨鳞鱼类（四足形动物）——肯氏鱼，进一步佐证了她之前的发现，并确认了以肯氏鱼等为代表的原始四足形动物，才是四足动物的最近祖先。这一观点逐渐被学界所认同，张弥曼院士也因此于2016年获得古脊椎动物学界的最高荣誉奖项：罗美尔—辛普森终身成就奖。

除先驱杨氏鱼外，张弥曼院士还将在青藏高原发现的一种特殊裂腹鱼化石命名为伍氏献文鱼，献给指导她走上古鱼类学道路的恩师——伍献文院士（我国水生生物学的奠基人）。之后张弥曼院士的弟子朱敏博士，又以老师的名字命名了最早的辐鳍鱼类——晨晓弥曼鱼。曾和杨老、伍老共事的我国鱼类/古鱼类学先驱张春霖先生，也拥有以自己名字命名的古生物——张氏春霖鱼。

相比起命名背后复杂的物种分类，我更喜欢的是人名背后所体现的精神。伍献文82岁时曾言，自己甘做人梯，以余生为国家培养科学人才。我国科学家代代薪火相传，中国的古生物学才得以繁盛，如今已跻身于世界一流水平。

编辑/梁宇清

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