道虎溝遼西螈 中國古動物館專家復(fù)原的脊椎動物登陸場景,，圖中四足動物是魚石螈
人作為地球上最高等的脊椎動物,，和所有的脊椎動物一樣，源自3.65億年前的泥盆紀(jì)時期爬上陸地的原始魚類,。為什么原始魚類會離開廣闊浩瀚的海洋,，艱難地爬上自己所不熟悉的陸地？其中原因一直是國際古生物學(xué)界探詢的熱門話題,。
加拿大科學(xué)家提出,，原始魚類上岸是為吸收陽光能量
據(jù)新一期英國《新科學(xué)家》雜志報道，加拿大麥吉爾大學(xué)的科學(xué)家提出,，魚上岸是為了曬太陽,，以便提高在水中捕食時的效率?？茖W(xué)家們對能夠爬上陸地的,、類似魚的早期四足動物化石進(jìn)行了深入研究,，并且根據(jù)泥盆紀(jì)熱帶地區(qū)的氣候條件，計算出了四足動物能從陽光中獲得多少能量,。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，2到3小時的日光浴可以使一只早期四足動物的體溫上升到35攝氏度。
加拿大科學(xué)家在比較了人們所熟悉的鱷魚等動物,，在潛入深水之前就會曬太陽取暖的生活習(xí)慣后,，提出早期原始動物只需要躺在陽光下就能獲得能量，使新陳代謝速度加快,，回到水中后可更敏捷地行動,。
“原始魚類上岸，只為曬太陽”這個既新穎又略帶趣味的觀點(diǎn),，讓許多朋友重新關(guān)注起魚類上岸背后的原因,，為此記者專程訪問了中國科學(xué)院古人類與古脊椎動物研究所副研究員、中國古動物館館長王原博士,。
魚類從水生走向陸地的過程中,，預(yù)先出現(xiàn)的一些身體特征十分關(guān)鍵
據(jù)王館長介紹，探討魚類從水生到陸生的轉(zhuǎn)變涉及三個問題,。首先是轉(zhuǎn)變發(fā)生的時間,，其次是轉(zhuǎn)變發(fā)生的環(huán)境，最后是到底是那種魚類演變成早期兩棲類,。
關(guān)于轉(zhuǎn)化時間,，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的帶有轉(zhuǎn)化時期特征的早期四足動物化石絕大部分出自泥盆紀(jì)晚期。還有個別來自泥盆紀(jì)中期,，專家發(fā)現(xiàn)的是過渡過程中剛上岸的魚類前肢壓的印,，雖然有國外有學(xué)者對此專門研究，但化石資料的不足導(dǎo)致難下確切的結(jié)論,。
王館長告訴記者,，環(huán)境的變化在魚類進(jìn)化成兩棲類的過程中起到重要作用,。在泥盆紀(jì)晚期,，地球上的造山運(yùn)動非常強(qiáng)烈，海洋水域面積不斷減少,，陸地上一些淡水水域開始出現(xiàn),。而且泥盆紀(jì)時期天氣炎熱，有研究認(rèn)為當(dāng)時地表水面日益減少甚至干涸,，使魚類遇到了強(qiáng)大的選擇壓力,。它們只有兩種結(jié)局，一種就是死掉,，另外一種就是想方設(shè)法到其他的池塘里去,。
這時部分魚身上產(chǎn)生的一種預(yù)適應(yīng)機(jī)制發(fā)揮了作用,，比如有些魚發(fā)生基因突變，造成形態(tài)改變,，在鰭里面出現(xiàn)了類似骨骼的結(jié)構(gòu),，它就有能力爬到其他的池塘里去。專家可以推測當(dāng)時的環(huán)境變化很大,，選擇壓力很強(qiáng),，導(dǎo)致魚類進(jìn)化向兩個方向發(fā)展，一是擁有很強(qiáng)的游泳能力,，可以進(jìn)入海洋深處,。
二是直接努力適應(yīng)陸地生活，登陸求得食物和生存機(jī)會,。進(jìn)一步發(fā)展游泳能力的一批魚類不斷進(jìn)化,，就是我們現(xiàn)在看到的絕大多數(shù)的輻鰭魚類，它們的游泳能力確實很強(qiáng),；而選擇登陸的一批成為兩棲類并不斷進(jìn)化,，成為陸生脊椎動物的共同祖先。
還有一種說法是泥盆紀(jì)晚期環(huán)境悶熱潮濕,，植物發(fā)育很快,，一些植物掉到水里腐爛后導(dǎo)致水體缺氧，魚類想設(shè)法換個環(huán)境,，擁有強(qiáng)壯肉鰭的魚適應(yīng)能力更強(qiáng),，登陸生活也就自然而然了。問及局部水域缺氧能否導(dǎo)致整個種群的改變,，王館長表示,，這就是古生物學(xué)中的所謂“創(chuàng)始者效應(yīng)”，即新物種的出現(xiàn)往往出現(xiàn)在一個很小的環(huán)境下,，適應(yīng)之后便會進(jìn)一步繁衍,。
最早兩棲動物到底來自哪種魚類？學(xué)界一直眾說紛紜
又是哪一種魚變成了最早的兩棲類呢,？這也是一個眾說紛紜的問題,。據(jù)王館長介紹，從前占主流的說法一直認(rèn)為最初兩棲類起源于總鰭魚類,，這種說法擁有一定的化石證據(jù),，比如總鰭魚肉鰭中的骨骼的形狀和陸生動物的四肢有很大的相似之處，有專家提出總鰭魚是有內(nèi)鼻孔用來在空氣中呼吸,。八十年代,，中科院古脊椎所的張彌曼院士研究發(fā)現(xiàn)，從前認(rèn)為是總鰭魚類一種的楊氏魚沒有內(nèi)鼻孔,，這對兩棲類起源于總鰭魚提出了某種質(zhì)疑,，但張院士僅僅謹(jǐn)慎地提出這一質(zhì)疑觀點(diǎn),，因為畢竟還有其他的化石證據(jù)有力支持著四足動物起源于總鰭魚的觀點(diǎn)。
一些現(xiàn)生生物學(xué)家和分子生物學(xué)家,，將現(xiàn)生兩棲類比如青蛙及肺魚和被認(rèn)為是總鰭魚活化石的拉蒂邁魚進(jìn)行研究,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺魚和兩棲類關(guān)系更近。80年代以后,，國內(nèi)古生物學(xué)界引入新的方法通過分支系統(tǒng)學(xué)來研究親緣關(guān)系,，發(fā)現(xiàn)原來認(rèn)為是總鰭魚類的一些魚實際上和肺魚類關(guān)系更近，某些肺魚更靠近四足動物起源,。還有一種說法認(rèn)為早期兩棲類跟總鰭魚和肺魚類的祖先關(guān)系更近,，我國學(xué)者張彌曼院士持這種觀點(diǎn)。而目前各個學(xué)派均有著名學(xué)者在深入研究,，隨著成果的不斷發(fā)表,，相信爭論還會持續(xù)。
最早兩棲類并非四肢強(qiáng)健,，后肢功能仍是撥水,，過渡特征明顯。
最早的兩棲類又是什么模樣呢,？王館長介紹說：目前發(fā)現(xiàn)最早的兩棲類的就是在格陵蘭島發(fā)現(xiàn)的魚石螈和棘螈化石,，其生活在泥盆紀(jì)晚期距今3.6億到3.7億年前。
它既有魚的特征又有兩棲類的特征,。后來通過對棘螈化石的研究發(fā)現(xiàn),，從前對魚石螈的復(fù)原可能存在問題。
1995年,，英國撰文指出早期發(fā)現(xiàn)魚石螈不是四肢都非常強(qiáng)健,，主要生活在池沼里，它們并沒有離開水,。前肢估計很強(qiáng)壯,，能托住身體，作為上岸移動時力量的來源,，它們上岸的時間也不會太長,。后肢主要功能是撥水，體現(xiàn)出一種過渡特征,。而并不是此前認(rèn)為的四肢在陸地上走,。
王館長表示：從前學(xué)術(shù)界曾認(rèn)為自然環(huán)境突變,，選擇壓力增加,，是魚類身體出現(xiàn)新特征變成兩棲類的根本原因，而九十年代中期的研究成果提出了另一種假說,。
可以想見,，當(dāng)初魚類肉鰭的出現(xiàn)不一定和環(huán)境直接相關(guān),，很可能出現(xiàn)了前肢，卻只能用于水下爬行,，這就是預(yù)適應(yīng)機(jī)制在起作用,。有時古生物演化中出一些新的生理特征，也許當(dāng)時并不十分有用或不是用于現(xiàn)在的功能,，但是一旦環(huán)境發(fā)生變化可能正好適應(yīng)了新的環(huán)境,，促使這種特征在進(jìn)化中保存下來。
王館長以新發(fā)現(xiàn)的長羽毛的恐龍說明其中道理,，原來恐龍開始長羽毛也許并不是為了飛翔,，是為了吸引異性，或是為了保溫,，最后卻成了飛行的工具,。
魚類進(jìn)化也是一樣，也許強(qiáng)壯前肢出現(xiàn)的最初目的并不是為了陸地爬行,，只是在水中爬行,，新的特征并不是為了適應(yīng)環(huán)境而逼迫產(chǎn)生的。假如水的環(huán)境突然消失,，水中爬行就變成了陸地爬行,，這時沒有長出強(qiáng)壯肉鰭的普通魚類就面臨著滅頂之災(zāi)。
對于加拿大科學(xué)家的觀點(diǎn),，王館長表示,，從能量獲取方面來看有一定的道理，比較現(xiàn)生的爬行動物,、兩棲動物,，確實存在從陽光獲取能量后捕食的情況。但是由于其觀點(diǎn)涉及到古生物行為,，很難找到確切的化石佐證,。所以只能是一家之言。從總體來看,，雖然新的化石證據(jù)不斷出現(xiàn),，但是魚類到兩棲類的進(jìn)化過程中還有奧秘需要進(jìn)一步探索。
