自然科普:這種生活在三億年前的小魚,竟有獨特的繁衍方式
來源:物種日曆
發布時間:2021-12-31
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提到魚類的繁殖方式,大家腦海中浮現的往往是魚缸中的觀賞魚,或魚塘中的食用魚“甩籽”的場麵:我們(men) 身邊絕大多數常見的魚類都屬於(yu) 硬骨魚高綱的輻鰭魚總綱,這是現存魚類乃至脊椎動物中最繁盛的類群,現存超過3萬(wan) 種魚類的99%都屬於(yu) 輻鰭魚綱,占據了現存脊椎動物種數的約50%。而絕大多數的輻鰭魚都是用體(ti) 外受精的方式繁殖後代的:性成熟的雄魚和雌魚將精細胞和卵細胞排放到水中,讓其在水體(ti) 環境中發生結合,形成受精卵。

然而,是否從(cong) 古至今所有的魚類,都是用這種較為(wei) 原始的方式繁衍後代的呢?一類生存在3億(yi) 多年前的奇特小魚,或許會(hui) 給我們(men) 答案。

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小醜(chou) 魚爸爸在守護剛孵化的孩子(密恐注意) | Silke Baron / Wikimedia Commons

全身披甲的小不點

小肢魚屬Microbrachius意為(wei) “細小的肢體(ti) ”,生存於(yu) 3.933億(yi) 年前早泥盆紀的阿姆斯朗階到3.827億(yi) 年前中泥盆紀吉維特階的淡水中,在蘇格蘭(lan) ,白俄羅斯,愛沙尼亞(ya) 和我國的雲(yun) 南都發現過它們(men) 的化石。小肢魚屬於(yu) 盾皮魚綱:這是一個(ge) 已經滅絕的古老類群,身體(ti) 表麵覆蓋著用於(yu) 保護的厚重骨甲。盾皮魚是地球上第一類演化出上下頜的脊椎動物,在誌留紀中期到晚泥盆紀曾經盛極一時,曾經演化出體(ti) 長超過6米的頂級捕食者泰雷爾鄧氏魚Dinichthys terrelli,和類似現存鯨鯊的巨型濾食者霸魚Titanichthys。

相比這些體(ti) 型龐大的親(qin) 戚,小肢魚的體(ti) 型就要小得多了,覆蓋著甲胄的前半身(化石保存的部分)隻有2-4厘米長。可不要因此就瞧不起這些“小不點”:小肢魚所在的胴甲魚目可是盾皮魚中的疊甲大師:它們(men) 頭部和前半段軀幹被厚實的骨甲包裹得嚴(yan) 嚴(yan) 實實,活像一個(ge) 骨質的盒子,連胸鰭上也覆蓋著堅硬的甲片。淡水中的捕食者要想攻破小肢魚如此嚴(yan) 密的防護,可不是一件容易的事。

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小肢魚Microbrachius dicki的複原圖 | E. Mark-Kurik et al. / Estonian Journal of Earth Sciences (2018)

2013年,古生物學家在發掘自蘇格蘭(lan) 的小肢魚化石身上,發現了兩(liang) 根上麵長有溝槽的奇特小骨棒。這可是具有非凡意義(yi) 的“家夥(huo) ”。

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小肢魚Microbrachius kedoae的部分甲殼 | E. Mark-Kurik et al. / Estonian Journal of Earth Sciences (2018)

具有曆史意義(yi) 的器官

雖然絕大多數現存魚類都是以體(ti) 外受精的方式繁殖的,但是凡事皆有例外:部分種類的輻鰭魚如胎鱂科(包括常見的孔雀魚、瑪麗(li) 魚等觀賞魚和臭名昭著的外來入侵物種食蚊魚)和海鯽科會(hui) 用體(ti) 內(nei) 受精的方式繁殖後代,而軟骨魚高綱(包括各種鯊、鰩、魟和銀鮫等)更是全員都是體(ti) 內(nei) 受精的。

而小肢魚那帶有溝槽的骨棒,與(yu) 現存的鯊魚等板鰓亞(ya) 綱軟骨魚雄性的交接器非常相似,這說明小肢魚——或許也包括其他的盾皮魚類,也會(hui) 采用和軟骨魚類相似的方式進行交配。現存的鯊魚和魟等在交配時,雄性會(hui) 用牙齒緊咬住雌性的胸鰭以便固定住自己,而小肢魚的嘴很小,隻是被骨甲嚴(yan) 密包裹的腦袋上的一個(ge) 小洞,披盔戴甲,全副武裝的身體(ti) 更是非常僵硬,如同穿著全套板甲的歐洲中世紀騎士,完全無法做出柔軟靈活的高難度動作。

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小肢魚的雄性生殖器 | John Long et al. / Nature (2014)

那麽(me) ,雄性的小肢魚要如何與(yu) 雌性交配呢?小肢魚那一對由骨棒形成的交接器向左右兩(liang) 側(ce) 伸展開,與(yu) 身體(ti) 呈90度角。與(yu) 此同時,古生物學家也在部分沒有交接器,或許是雌性的小肢魚化石泄殖腔處發現了兩(liang) 塊小的骨板。這些特征顯示,雄性的小肢魚或許會(hui) 從(cong) 側(ce) 麵靠近雌性,以“肩並肩”的體(ti) 位與(yu) 其進行交配。

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小肢魚的泄殖腔上發現的骨板,也許是輔助交配的裝置 | John Long et al. / Nature (2014)

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小肢魚交配姿態的想象圖 | John Long et al. / Nature (2014)

泥盆紀的母親(qin)

小肢魚交接器的存在顯示,至少有一部分盾皮魚類是會(hui) 進行體(ti) 內(nei) 受精的,那麽(me) 它們(men) 又是如何產(chan) 生後代的呢?

體(ti) 內(nei) 受精的輻鰭魚類通常以卵胎生的方式繁衍後代,受精卵在母體(ti) 內(nei) 孵化,並發育為(wei) 可以獨立生活的幼體(ti) 之後,才被產(chan) 出體(ti) 外。而軟骨魚類則會(hui) 用三種不同的方式繁殖後代:一部分成員卵胎生,一部分成員會(hui) 產(chan) 出體(ti) 積大且數量少,帶有硬殼的卵,而演化程度較高的成員(如真鯊屬Carcharhinus和雙髻鯊屬Sphyrna)則會(hui) 像哺乳動物一樣胎生,胚胎在將卵黃吸收殆盡後,母體(ti) 直接為(wei) 發育中的胚胎提供營養(yang) 。

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演化樹上不同分枝的魚類的外生殖器 | John Long et al. / Nature (2014)

發現於(yu) 西澳大利亞(ya) 3.8億(yi) 年前泥盆紀晚期的另一種盾皮魚類:艾登堡魚母Materpiscis attenboroughi,其腹腔中不僅(jin) 保存有尚未出世的胚胎化石,甚至還能發現假胎盤結構的痕跡,這一有力證據證實,早在3億(yi) 多年前的泥盆紀,古老的盾皮魚類不僅(jin) 能用體(ti) 內(nei) 受精的形式進行交配,更能像現存的高等軟骨魚一樣以胎生的方式繁衍後代。

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在艾登堡魚母的腹腔內(nei) ,還能看到胚胎的骨骼 | Sularko Museum Victoria Derivative work MagentaGreen

盾皮魚類作為(wei) 地球上的第一代脊椎動物“霸主”,雖然在泥盆紀末的大滅絕中全數滅絕,永遠地銷聲匿跡了。但是關(guan) 於(yu) 它們(men) 特殊的身體(ti) 結構,獨特的生活習(xi) 性,還有著許許多多的秘密正深埋在地層中,等待著我們(men) 的發現。

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