人類的祖先從(cong) 水裏來，而且來自魚類，這已是世界眾(zhong) 多科學家的共識。又是哪種魚類最先登上陸地的呢？硬骨魚類包括肉鰭魚類和輻鰭魚類兩(liang) 大分支。輻鰭魚類至今在地球上還幸存大約有3萬(wan) 種之多，不可能是它們(men) 。脊椎動物從(cong) 水中登上幹燥的陸地，首先要解決(jue) 在陸地上活動和呼吸空氣兩(liang) 個(ge) 問題。肉鰭魚類的偶鰭內(nei) 具有較為(wei) 強壯的肉質肌葉，又有內(nei) 骨骼支撐，可以支撐身體(ti) 在陸地上行走，許多屬種還具有內(nei) 鼻孔，有直接呼吸空氣的“原始肺”，符合陸生脊椎動物祖先類群的基本條件[1]。化石研究認為(wei) ，在大約4億(yi) 年前早泥盆紀的“魚類時代”，肉鰭魚類得到爆發式的發展，大約在3.8億(yi) 年前的晚泥盆紀，一支肉鰭魚類首先登上陸地，經過艱難的適應和調整，進化成兩(liang) 棲動物，最終演化出所有陸生脊椎動物，即包括人類在內(nei) 的四足動物[2]。四足類是從(cong) 肉鰭魚類進化而來這一觀點得到普遍讚同。

現存肉鰭魚類包括肺魚類(dipnomorphs)和總鰭魚類的腔棘魚(coelacanths)兩(liang) 個(ge) 分支。但最早登陸的“先頭部隊”在進化曆史的長河中沒有留下任何印記。值得慶幸的是，生存了4億(yi) 年之久腔棘魚和肺魚，仍保留了許多“先頭部隊”原始的生物學特征，為(wei) 人類研究陸生脊椎動物的演化提供了依據。那麽(me) 它們(men) 中誰與(yu) 四足動物更接近一些呢？在第一條活體(ti) 腔棘魚被發現之前，古生物學家繪製的最早登陸的四足動物祖先的圖形，與(yu) 活體(ti) 腔棘魚極其相似，因此，早期的研究結果更傾(qing) 向於(yu) 腔棘魚。隨著生物科學技術的進步，近幾年對現生肉鰭魚類的另外一支-肺魚有了新的認識，對四足動物的祖先又產(chan) 生了新的觀點。下麵就讓我們(men) 來認識一下神奇的肺魚。肺魚類化石記錄始於(yu) 早泥盆紀，在晚泥盆紀和石炭紀曾經大量繁殖，是肺魚的鼎盛時期，並呈現高度的多樣化，至今已發現化石肺魚約80個(ge) 屬近250種[3]。

肺魚體(ti) 長一般1-2米，體(ti) 型細長如鰻魚，被有覆瓦狀的圓鱗。體(ti) 灰褐色，布滿大理石花斑。幾乎每條魚的花斑都是不相同的，因此，可以通過花斑識別不同的個(ge) 體(ti) 。背鰭、臀鰭和尾鰭愈合在一起，偶鰭呈撓狀或鞭狀。肺魚的許多解剖學特點和胚胎發育過程與(yu) 現生硬骨魚類差異很大，有些特征還與(yu) 兩(liang) 棲動物類似[1]。頜上沒有硬骨，有特殊的齒板，大部分骨骼終身都是軟骨，脊索發育很好。鰾內(nei) 呈螺旋瓣狀，形成原始的肺。心髒從(cong) 魚類的一心室，進化成二心室，分別接受來自肺部和鰓的血液。魚類都是在水中產(chan) 卵，兩(liang) 棲類一般在近岸水草中產(chan) 卵，而肺魚則把卵產(chan) 在泥巢中。繁殖季節，雌魚在泥中挖出一個(ge) 小隧道，把卵產(chan) 在其中。為(wei) 解決(jue) 泥巢中氧氣不足問題，這時候雄魚利用腹鰭長出的微血管豐(feng) 富的絲(si) 狀突起，將血液中攜帶的氧氣釋放到泥巢中。

夏季的非洲大陸，高溫和幹旱給水中的一般魚類帶來了滅頂之災，但肺魚演化出了“夏眠”的奇特功能，成功躲過了災難。肺魚在枯水期鑽進淤泥中，用嘴挖鑿出一個(ge) 小洞，身體(ti) 分泌的粘液與(yu) 洞壁泥土粘合在一起，形成封閉的泥洞，身體(ti) 縮蜷在洞中，隻在口前方留一個(ge) 供肺呼吸的小透氣孔，使肺魚度過長達6個(ge) 月的幹旱期[4]。有實驗證明，“夏眠”時肺魚新陳代謝率隻有大約不到正常的2%，最長可以度過3~5年的時間，隻要有足夠的水分就能喚醒它們(men) 。“夏眠”是肺魚適應惡劣環境特有的方式。

夏眠中的肺魚：文獻[4]

現存的3科3屬6種肺魚，分布在美洲、非洲和大洋洲熱帶淡水中，分別稱為(wei) 美洲肺魚、非洲肺魚和澳洲（大洋洲）肺魚。澳洲肺魚有1種，主要分布於(yu) 澳大利亞(ya) 的一些沼澤地帶，它隻有一個(ge) 肺（鰾），鰓蓋較大，當水中缺氧時，可遊到水麵用肺呼吸，但完全脫離水則不能存活。廣泛分布於(yu) 南美大陸的美洲肺魚也隻有1種，偶鰭縮小成相當小的附肢。分布在非洲赤道附近的非洲肺魚有4種，偶鰭退化成細長的鞭狀，鰭中隻保留了一根分節的主軸骨。非洲肺魚和美洲肺魚都有兩(liang) 個(ge) 肺，鰓蓋相對較小，能完全脫離水在空氣中存活。

美洲肺魚|D. Terver/Muséum-Aquarium de Nancy

研究發現，澳洲肺魚是現生的6種肺魚中最接近最早上岸的“先頭部隊”的種類，它們(men) 與(yu) 一億(yi) 年前沒有多大變化。基因組全麵測序後，科學家確認，澳洲肺魚是四足動物最接近的活體(ti) 魚類近親(qin) ，與(yu) 人類有著相同的控製肺部胚胎細胞發育和肢體(ti) （鰭部）骨頭發育的基因，這說明兩(liang) 個(ge) 物種的進化，可以追溯到同一起源[1]。魚類在登陸過程中，在呼吸係統、運動係統和神經係統等諸多方麵進行了係統革新，從(cong) 而適應從(cong) 水生到陸生環境的改變[7，8]。2013年，美國的研究團隊經過十餘(yu) 年的 DNA測序研究證明，肺魚與(yu) 四足動物的親(qin) 緣關(guan) 係比腔棘魚更近[4]。因為(wei) 演化的速度非常慢，現存腔棘魚的基因與(yu) 它們(men) 的祖先非常接近，是現存的肉鰭魚類中，最早“自立門戶”的一支。肺魚是四足動物最近的現生姊妹群，是解析脊椎動物登陸過程不可或缺的橋梁。持續數十年的“誰是四足動物近親(qin) ”的爭(zheng) 論到此告一段落。

2021年，Cell雜誌在線發表了我國西北工業(ye) 大學、中國科學院水生生物研究所等十幾個(ge) 單位合作完成的兩(liang) 項脊椎動物演化的重大成果，為(wei) 理解脊椎動物的演化曆史提供了新的遺傳(chuan) 學證據[5，6]。四足動物陸生性遺傳(chuan) 基礎早在硬骨魚類共同祖先就已經出現，肉鰭魚類祖先在空氣呼吸、陸地運動和神經係統方麵進一步完善，為(wei) 成功登陸做好了前期準備。我國中科院古脊椎動物研究所通過對雲(yun) 南化石肉鰭魚類的研究，揭開了“魚類時代”雄霸地球的人類魚形祖先演化謎團。原來，我們(men) 的祖先既不是肺魚也不是腔棘魚，而是被稱為(wei) 四足形類的肉鰭魚類祖先，是泥盆紀非常繁盛的凶猛的獵食者[2，9]。它們(men) 身上既保留了早期肉鰭魚類和現代肉鰭魚類的特征，又有自身演化出的獨有特征[9]。當四足形類的後代稱霸地球，肺魚和腔棘魚依然固守著祖先的模式。特殊的生活方式使得肺魚和腔棘魚延續了4億(yi) 年之久，它們(men) 見證了四足動物的起源、恐龍王朝的覆滅和人類的崛起。在生命進化的曆程中，他們(men) 戰勝了無數次無法想象的艱難險阻。

隨著科學技術的進步和新的化石證據的發現，也許還會(hui) 產(chan) 生新的研究結果。無論我們(men) 是從(cong) 哪種魚類進化來的，我們(men) 都不能忘記，人是魚演化而來的，魚是人類的祖先，保護魚類是人類的職責。珍惜愛護人類和動物共同的地球家園，不能讓這些曆盡劫難從(cong) 遠古走來的“活化石”成為(wei) 真的化石。

作者：海底世界

參考文獻：

[1]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.

[2]盧靜,朱幼安,朱敏.我們(men) 的祖先從(cong) 水裏來——硬骨魚類起源與(yu) 早期演化[J].自然雜誌. 2016,38(06):

[3]廣西肺魚化石新種類[J].生物進化. 2015(02)

[4]王川.腔棘魚“複活記”古生物[J].大自然探索. 2018(01):50-57.

[5]中國科學院昆明分院.科學家揭示脊椎動物水生到陸生演化過程中的遺傳(chuan) 創新基礎[J].高科技與(yu) 產(chan) 業(ye) 化. 2021,27(02).

[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]Hinchliffe JR. Evolutionary developmental biology of the tetrapod limb. D163-168 . ev, 1994, Suppl:

[8]Long JA, Gordon MS. The greatest step in vertebrate history: A paleobiological review of the fish-tetrapod transition. Physiol Biochem Zool, 2004, 77(5):700-701.

[9]劉歡.中科院新發現：4.1億(yi) 年前水中掠食者是人類魚形祖先.北京日報. 2016-06-05.


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