"我的天！這麽(me) 醜(chou) 的魚，難道我們(men) 就是由它變來的嗎"？一條魚，為(wei) 何讓南非總理發出如此感歎？這要從(cong) 四足動物的進化說起。

四足動物是指在陸地上生存的脊椎動物群，其中包括兩(liang) 棲類、爬行類、鳥類、哺乳類，當然也包括我們(men) 人類。世界著名生物學家達爾文在《物種的起源》中闡述：生命起源於(yu) 大海，陸地上的四足動物是由水中脊椎動物魚類逐步進化而來的。在億(yi) 萬(wan) 年的進化曆史中，魚類是如何從(cong) 海洋來到陸地的？又是怎樣由低等的脊椎動物，進化出各種高等的哺乳動物的？最先登陸陸地的脊椎動物到底是來自於(yu) 哪種魚？為(wei) 了打開魚類從(cong) 海洋到陸地進化之門，理清各類群間的演化關(guan) 係，古生物學家進行了大量研究。

大約在4億(yi) 年前被稱為(wei) "魚類時代"的泥盆紀，水生脊椎動物得到爆發式的演化，地球水域中到處都是形態各異的魚類[1]。然而，那些古老的魚類在泥盆紀末期突然滅絕了，更加適應環境的硬骨魚類和軟骨魚類成為(wei) 水域的主宰。鯊魚就是延續至今的軟骨魚類代表。硬骨魚類演化出肉鰭魚亞(ya) 綱與(yu) 輻鰭魚亞(ya) 綱兩(liang) 大分支。過去認為(wei) 肉鰭魚類早在6500萬(wan) 年前已經滅絕了。目前仍在地球上存活的輻鰭魚類約有2.5萬(wan) 種之多[2，6]。

腔棘魚化石|文獻[3]

由水中到陸地，是脊椎動物進化史上的一次飛躍。從(cong) 生物體(ti) 的結構來說，從(cong) 水生到陸生，必須同時滿足兩(liang) 個(ge) 條件：首先是呼吸係統，陸地上的四足動物都是用肺呼吸的，為(wei) 滿足動物對氧氣的需要，外鼻孔與(yu) 內(nei) 鼻孔相通，才能將外麵的空氣輸送到肺部。其次是運動器官，由於(yu) 水的浮力作用，水生動物不需要消耗太多的體(ti) 力就可在水中暢遊，到陸地後就要有四肢來支撐起身體(ti) 才能活動，所以必須在附肢的結構方麵有較大的改變。

四足動物的標誌是五指的形成，這也標誌著脊椎動物真正走向陸地[6]。肉鰭魚類具有帶肉柄的偶鰭，其內(nei) 部有骨骼支撐，骨骼的排列與(yu) 陸生脊椎動物肢骨的排列極為(wei) 相似[2]，這是四肢進化的前兆。許多肉鰭魚類還具有內(nei) 鼻孔，有鰓肺兩(liang) 套呼吸係統。這些特征是魚類向兩(liang) 棲類進化的有利證據，符合陸生脊椎動物祖先類群的主要條件。古生物學家通過對世界各地發現的化石研究，確認了四足動物祖先的形態特征和身體(ti) 結構，四足類動物是從(cong) 肉鰭魚類進化而來的觀點得到普遍讚同[2]。肉鰭魚類其中的一支登上陸地，演化成四足動物，即包括人類在內(nei) 所有的陸生脊椎動物，它們(men) 成為(wei) 今日陸地的征服者[1]。肉鰭魚類包括總鰭魚類（腔棘魚及滅絕的扇鰭魚）、肺魚和四足動物祖先[6]，它們(men) 中誰才是第一批爬出海洋進入陸地，真正進化成四足動物的？科學家為(wei) 此爭(zheng) 論不休，因為(wei) 缺少直接證據。

迄今為(wei) 止，除南極洲外，世界各大洲都發現了腔棘魚化石的遺跡[5]。通過化石研究，人類對腔棘魚以及所有遠古總鰭魚類的形態特征和身體(ti) 結構有了大致了解。1938年12月，一艘拖撈船在南非淺海處捕撈到一條怪魚，這條魚個(ge) 頭碩大，體(ti) 長有2米，麵目猙獰，外表奇特。前額凸起，一對藍色的大眼睛明亮有神。有兩(liang) 個(ge) 背鰭，一對肢狀胸鰭，尾鰭呈茅狀。鰓蓋退化，大而厚的鱗片表麵覆蓋了一層堅硬的琺琅質，全身泛著青光。經鑒定，這是一種被認為(wei) 早在6500萬(wan) 年前就已滅絕的魚類，這是一條活著的腔棘魚[3，4]。這一發現震驚了全世界，被認為(wei) 是本世紀最偉(wei) 大的科學事件之一，具有劃時代意義(yi) 。為(wei) 紀念發現者，這條魚被命名為(wei) 拉蒂邁魚（Latimeria chalumnae），中文一般稱之為(wei) 矛尾魚。

著名的拉蒂邁魚|文獻[3]

1952年10月的一天，南非科摩羅群島的漁民又捕到一條腔棘魚，體(ti) 長1.5米，體(ti) 重58公斤[3]。為(wei) 了盡快看到這條魚，南非總理馬蘭(lan) 派軍(jun) 用飛機送魚類學家趕赴科摩羅群島，這條魚被完整地保留了下來，被命名為(wei) 馬蘭(lan) 屬腔棘魚（Malania anjouanae）。當馬蘭(lan) 總理看到這條魚後，無法相信這是人類的祖先，因此發出了本文開頭的感歎。自從(cong) 發現第一條腔棘魚後，相繼又在南非的科摩羅群島、印尼的蘇拉威西島、坦桑尼亞(ya) 東(dong) 北部桑給巴爾島發現腔棘魚200多條[3][5]。後來，德國科學家又一次在科摩羅群島附近的西印度洋l15-182米水深處拍攝到6條腔棘魚[3，4]。

馬蘭(lan) 腔棘魚|文獻[3]

科學家們(men) 對捕獲的腔棘魚進行了詳細研究，發現它與(yu) 現代魚類有很大差異，卻在諸多部位和陸地四足動物相似。腔棘魚胸鰭外形像船槳一樣，鰭內(nei) 長著細小的骨骼。雖然是硬骨魚類，但沒有脊椎骨，支撐身體(ti) 的是一條中空的"脊索"[4]，因此而得名，也稱空棘魚。脊索從(cong) 大腦一直延伸到了尾部，中空的脊索裏充滿了密度較小的油，這種結構讓它可以生活千米水下。體(ti) 長可達2米的大個(ge) 頭，大腦卻還沒有人的一節大拇指大。血管係統也與(yu) 其它魚類不一樣。在前突的吻內(nei) ，有一個(ge) 能感知周圍生物發出的微弱生物電脈衝(chong) 的感受器[4]，用它來捕獲食物和躲避天敵。與(yu) 化石比較研究發現，兩(liang) 者形態上差別並不大，隻是現生種類體(ti) 型更大，胸鰭更長。不同的是，現生種類沒有內(nei) 鼻孔，氣膘退化隻剩下一點痕跡（發育不全的肺），而古時候的腔棘魚氣膘應該是很大的[5]。科學家推測，這可能是腔棘魚又退回到海洋生活後，適應深海環境的結果[5]。

通過查看拍攝錄像，發現腔棘魚並沒有像大家想象的那樣在海底爬行，而是始終保持懸浮遊動狀態。移動方式也不同一般的魚類，身上的六隻鰭就像船槳一樣不停地劃動。雖然不是用鰭爬行，但魚鰭的運動姿態和陸地四足動物行走姿態很相似，如同四足動物在水中遊泳。證明腔棘魚的運動方式已經向四足動物方向進化[4]。

深海拍攝活著的腔棘魚|文獻[4]

腔棘魚可以稱得上是活化石，其外表形態與(yu) 數億(yi) 年前基本一致。能生存至今，主要歸功於(yu) 其特殊繁殖方式和低代謝。大如橘子的卵和長達三年的孵化期，用現代魚類的星空体育官网入口网站是很難理解的，胚胎發育時間比現生哺乳動物還長。腔棘魚是體(ti) 內(nei) 受精，胚胎在母體(ti) 內(nei) 孵化，出生時已經是成型的幼體(ti) 了[4]，如同鯊魚的卵胎生。卵大和卵胎生是腔棘魚種族延續的一大法寶。另外，腔棘魚是所有脊索動物中代謝速度最慢的。一條成年腔棘魚，每天隻需要進食12 克食物就能保證存活，每小時每千克體(ti) 重隻需要消耗 3.8 毫升氧氣[4]。縱觀其它水生動物，如花鰻鱺晝夜平均耗氧率為(wei) 每小時每千克體(ti) 重73.49毫克[7]，耗氧率低的軟體(ti) 動物貝類-三角帆蚌耗氧率也達到每小時每千克20-30毫克[8]。因此，極低的新陳代謝率是腔棘魚生存的另一個(ge) 法寶。

泥盆紀肉鰭魚類的肢狀鰭是後來四足動物四肢的雛形，腔棘魚類的先祖憑借強壯的鰭勇敢地走出水域登上陸地，開始了一種全新生活。適應性較強的一支最終進化成為(wei) 真正的四足動物。而另外一支因不適應陸地生活，不得不告別陸地重返大海，在海洋中找到一個(ge) 安全、適宜的角落繼續生存了下來[3]。4億(yi) 多年過去了，陸海更迭，環境變遷，但腔棘魚保存了生命演化的珍貴信息，它是現存的幾乎沒有發生任何變化的總鰭魚類的後裔。保護好像腔棘魚一樣的水中"活化石"，讓人們(men) 有機會(hui) 近距離了解遠古總鰭魚類的細節，為(wei) 研究脊椎動物的演化提供重要依據。科學研究無止境，隨著新的研究方法和新的化石材料出現，尤其是近年來對我國雲(yun) 南早泥盆世早期魚類的不斷發現和研究，新的研究成果將使我們(men) 離4億(yi) 年前的曆史越來越近。

作者：海底世界

參考文獻：

[1]陳平富.4.23億(yi) 年前古魚揭人類頜骨進化之謎[J].中國礦業(ye) 報.2016年11月26日第012版.

[2]盧立伍.陸生脊椎動物起源的研究及現狀[J].科學中國人.1996(12):9-10.

[3]楊林.人類遠祖-腔棘魚[J].大自然探索. 2010(09):72-75.

[4]王川.古生物[J].大自然探索. 2018(01):50-57.

[5]龔劍,童國慶. [J].海洋世界. 2012(12):54-58.

[6]王堃.脊椎動物從(cong) 水生到陸生演化過程中的遺傳(chuan) 創新[J].遺傳(chuan) .網絡首發論文2021-02-24

[7]閡誌勇，王藝磊.花鰻鱺和歐洲鰻鱺耗氧率的研究[J].集美大學學報.1998,3(1):15-18.

[8]鄭俠(xia) 飛，王岩.不同規格池塘養(yang) 殖三角帆蚌的耗氧率[J].2011年中國水產(chan) 學會(hui) 年會(hui) 論文集摘要.299.


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