從魚變人分幾步？

劉森

當你打開書本，用手指翻動書頁，閱讀這篇文章的時候，或許不會想到，這幾個對我們來說再平常不過的動作，卻是源于3億年前一群不甘平凡的魚類，在淺灘中用胸鰭移動身體所作的無數次努力。

魚是怎么一步步演變成人類的，一直是令科學家好奇的問題。研究表明，3億多年前，一群肉鰭魚慢慢爬上陸地，演化出如今的兩棲動物、爬行動物、鳥類和包括人類所屬哺乳動物在內的四足脊椎動物。這其中，魚類登陸是生命演化史上的里程碑式事件。

但這個過程具體是怎樣的？一開始，魚類是如何過渡成兩棲動物的？至今仍沒有足夠認識。最近，來自澳大利亞和加拿大的古生物學家們，揭開了其中重要一環：他們發現了一種古老的螈類——“希望螈”化石，揭示了魚鰭向人類手部的演化過程。

長“手指”的魚

魚類從水生到陸生環境的轉換會遇到許多困難，其中最重要的挑戰，就是將鰭逐漸演化為有力的四肢，獲得在陸地上運動的能力。

之前人們已經發現了一些關鍵化石。一個是泥盆紀晚期的提塔利克魚，它的鰭和魚類祖先相比變得更小也更簡單了。其胸鰭的鰭條很不對稱，科學家推測在其底部已經形成了一層“掌心肉”，并且具有骨骼支撐，只是還沒有長出明確的指骨。提塔利克魚的鰭不足以支撐其上陸，但可以幫助它們在水底移動。

同樣生活在泥盆紀晚期，被認為是“最早四足動物”的魚石螈和棘螈，則已經拋棄了由鰭條支撐的胸鰭和腹鰭，取而代之的是由骨骼支撐的四肢，包括數量不等的手指（原為鰭條）。這證明它們除了能夠在水底移動，還擁有了一定的陸地移動能力。

最早的四足動物——魚石螈，已經長出了手指。

但是，在它們之間，還缺少了一個關鍵過渡——既有鰭條，又有指骨的魚。希望螈的出現正好彌補了這一環。

承前啟后的新化石

在這項新研究中，研究人員對一塊距今3.8億年的泥盆紀晚期的“希望螈”化石進行了高精度CT掃描，結果顯示，這種魚既有鰭條，也擁有明顯的指骨。

在由鰭條包裹的胸鰭中，不僅可以清晰地看到肱骨、橈骨和尺骨、腕骨和掌骨（相當于人類的大臂、小臂、手腕和手掌），還發現了兩根明確的指骨，以及三根可能存在的指骨。這一結果告訴我們，魚類在離開水之前，就已經有脊椎動物基本的四肢結構了。

同時，經過對比發現，希望螈比提塔利克魚更接近四足動物，填補了魚類向四足動物演化的重要空白。登上陸地，“手指”只是一小步。這是我們“祖先”的高光時刻。但我們不免會好奇，“魚類變人”的全過程是怎樣的。魚類要登上陸地，面對的不僅僅是身體移動的問題，其他身體結構，包括呼吸、捕食，乃至繁殖行為和發育過程，都要升級換代。如此浩大而復雜的工程，是如何實現的呢？生物學家認為，主要經歷了四個重要的身體結構變化。

頜的出現

在5.4億年前的寒武紀生命大爆發中，以海口魚、昆明魚為代表的早期魚形動物沒有頜，只能被動吸入（和過濾）海水中的懸浮物、或海底泥沙中的食物碎片作為食物。在大約距今4.2億年前的志留紀晚期，一批魚類的鰓弓（原為呼吸器官）向前移動，形成了上下頜。這使得它們可以主動出擊捕食。

此后魚類迅速發展，在1000多萬年內體型就從幾十厘米增大到幾米。其中鄧氏魚（一種盾皮魚類）的體長更是達到6米，體重超過10噸，頜部輸出的咬合力超過霸王龍！憑借一身“先進”裝備，魚類將無脊椎動物趕下寶座，成為海洋新霸主。

從軟骨變硬骨

魚類在海洋中稱霸之后，即開始了更加激烈的內部競爭。盾皮魚類逐漸演化成兩大類群——軟骨魚和硬骨魚。前者骨骼中碳酸鈣含量較低，是現生鯊魚、鰩魚等水生動物的祖先。而硬骨魚的骨骼中碳酸鈣含量高，全身骨頭變硬，使其能夠支撐起體重，為以后登陸提供了基礎。

四肢的出現

硬骨魚中的一個支系——肉鰭魚類，開始了更大膽的“嘗試”。它們的魚鰭不再是簡單的鰭條，而是生長著骨骼，并在外面包裹著一層肌肉，能夠為其在水底移動提供動力的肌肉。為了擺脫競爭日益激烈的海洋，一些肉鰭魚開始向內陸的淡水環境遷徙。