科学家找到远古鱼类上岸行走的证据

生物学家们普遍认为,现今所有的陆生脊椎动物,包括人类,都是从鱼类的一个小分支——肉鳍鱼类中沿袭进化而来的。鱼类的这个分支在大约3. 65亿年以前从水中爬上了陆地,继续进化,形成了今天种类繁多的陆生脊椎动物。然而,这种结论往往是建立在解剖学的基础上,缺乏一些直接的化石证据的支持。最近,美国古生物学家发现了一批生活在距今3. 75亿年前的有足鱼类的化石,这些化石将解开鱼类上岸行走变成有足类动物的种种谜团。

北极的新发现填补空白

在发现这些动物化石之前,古生物学一直认为,肉鳍鱼类是在泥盆纪进化为陆地爬行动物的。但是,以前的化石记录表明,它们之间存在着一个空白期,前者是生活在距今约3. 85亿年前的一种鱼类,后者则是地球上已知最早生活在陆地上的四足动物,其历史可追溯到距今约3. 65亿年前。而新发现的有足鱼类化石则填补了这个空白期。有专家称,这是世界上首次发现鱼类向两栖类过渡的动物化石。

1999年,美国芝加哥大学古生物学尼尔 · 舒宾教授和美国自然科学基金会的爱德华 · 达舒勒教授开始着手对加拿大北极区探索,试图找到可以解释水生动物进化为陆地动物过程中“缺失的一环”。但经过数年的探索,舒宾和达舒勒2人的努力几乎没有得到任何回报,不过,没有放弃的他们终于在2004年获得重大发现。

当时,考古小组的一名成员在悬崖一侧发现了一种平头动物的口鼻部,这完全就是他们梦寐以求的发现,倘若幸运的话,他们就会在悬崖的另一侧发现动物骨骼的剩余部分。最终,考古小组在北极的努那福特地区发现了3块近乎完整、保存完好的有足鱼类的化石,其中最大的一块几乎有3米长。在他们返回实验室后,就迫不及待地把碎石从骨骼上清扫干净,从而发现了一些确实重要的东西。

既像鱼类,又像鳄鱼

这些化石是在加拿大北极圈北部的埃尔斯米尔岛上发现的,大约1. 2~2. 75米长。根据现场的情况来判断,这些化石定格了远古有足鱼类上岸的瞬间。研究者们猜想,这种鱼类是在浮出水面、准备在陆地进行一次短途旅行时遇到了灾害,从而变成了化石。这些化石保存得非常完好,而且骨架齐全,对于揭示水生生物向陆地生物的转化过程具有重要意义。

当埃尔斯米尔岛的居民看到这块远古有足鱼的化石时,不禁惊呼Tiktaalik,意思是“浅水重的一条巨鱼”。于是,科学家就给这种有足鱼类暂时命名为Tiktaalik。它的形状介于鱼类和鳄鱼之间。研究者称,它大约生活在3. 75亿年以前,分布于亚热带的一些小溪里,是一种肉食动物,绝大部分时间生活在水里,偶尔到陆地上爬行,爬行姿势有些像海豹。它可以自己爬上河床,从一个湿地爬到另一个湿地,或是沼泽。

从挖掘出来的化石分析,这种鱼类已经有相当于肩膀、前臂、肘部和腕部的骨骼组织。从腕部到肩膀的部分已经和一个完整前肢的形状相差无几了。这种生物的前肢能够在地面上支撑它的身体,或许它在陆地上和浅水里都可以来回“行走”。这种有足鱼还与现今的其他鱼类有一个重要的不同之处,那就是它可以完全独立地移动头部,而且头部的后部分已经有了近似陆地生物的特征。除了鳃之外,它可能还有肺,还有交错的肋骨,使它在地面上可以支撑身体重量。

这些化石挖掘出来的时候,已经没有了后半部分,这也说明这些有足鱼类是一种过渡型动物,它们身体前半部分的骨头像鳄鱼一样比较粗壮结实,被保留在化石中。它们的后半部分可能是肉质型,骨头较少,所以未能保留下来。因此,研究者们不知道这种生物的尾鳍和尾巴是什么样子。

鱼类向两栖类进化缓慢

以前科学家也发现过一些距今3. 7亿年前的有足动物的化石。比如,1987年,英国剑桥大学博物馆的一位古生物学家克拉克在修理近一吨重的岩石时发现了一种奇特的四足动物化石,起名“Acanthostega”。这种动物生有粗壮的腿,尾巴与身体几乎一样长,脊背上还有长长的鳍。它们有像鳄鱼一般的大嘴,里面布满了锋利的牙齿。2003年,科学家们在苏格兰的一个镇附近找到了一个近1. 6米长的奇特动物化石,虽然这种生活在约3. 7亿年前的动物只保存了部分下颚、髋部、肩和肢骨,但仍可以看出,它的腿是生在身体外侧的。

然而,这些化石已经被认定为爬行类动物,不能认定是鱼类的化石,因此不能说明鱼类向两栖类进化的过程。如果Tiktaalik也是一个完完全全的陆地脊椎动物的化石,它就不可能给人们带来这么多启示了。而新发现的Tiktaalik的咽喉和嘴部还有一些显著的鱼类特征,因此,一些古生物学家建议把它归为鱼类。这同时也说明,鱼类进化为两栖类的过程是相当漫长的,变化是逐步的,一些器官有改变而另一些则没有。如果我们认为进化过程是一个不断获得适应新环境所需要的器官的过程,那么这个化石的出现恰好证明了这种过程的存在。

剑桥大学詹尼弗 · 克拉克教授认为,这项发现也许在一定程度上可以同发现始祖鸟的意义相媲美(始祖鸟是一种已经灭绝的侏罗纪时期原始鸟类,可能代表了爬行动物与鸟类间的转变形式)。究竟为什么鱼类要从水里出来,长出腿爬到岸上?它们进化的动力是什么?新的化石证据还是不能给出一个完整的解释,这依然是个谜。科学家们依然在苦苦地寻找着更多的证据,以求真正揭开生命进化之谜。