正在阅读: 3亿年前,鱼儿为什么要上岸

3亿年前,鱼儿为什么要上岸

2018-12-07 09:31来源:科技日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  如今人人都想要一条能带来好运的“锦鲤”,但其实3亿多年前,那条从水中慢慢爬向陆地的小鱼才是整个动物世界包括全人类的“锦鲤”。这些上岸的鱼类开枝散叶,演化成两栖类、爬行类、鸟类,以及哺乳类,包括人。

  那么,是什么让鱼离开熟悉的水域登上陌生的陆地?这些来自水中的鱼儿们又是如何适应陆地环境的呢?生命演化的过程间,存在着许许多多的未解之谜。

  为何辗转至陆地 科学家进行了各种猜测

  鱼类为何如此大费周折辗转至陆地呢?对此科学家们进行了各种研究猜测。

  一篇发表在《美国博物学家》杂志上的文章显示,科学家对生活在拉罗汤加岛上的鲇鱼进行了研究,这种鱼善于在陆地上生活,处于鱼类进化到陆地动物过程之间。它们大多数时间在水里,涨潮前会花很多时间四处觅食,但涨潮时,它们就开始向海岸边的岩石上游动。虽然只有鳃,但在岸边它们仍能从飞溅的海水,以及潮湿的岩缝中获取所需的氧气。

  不过,为什么它们会在涨潮的时候上岸呢?研究人员发现,涨潮的时候,一些捕食者正在追捕猎食它们,如比目鱼、石斑鱼、濑鱼和海鳗。但是这些鱼没有一个可以跟着鲇鱼爬上岸的。该研究的主要负责人说:“拉罗汤加岛的鲇鱼首次证明了环境压力是驱使鱼从水里迁移到岸上的一个原因。”

  当然,对于刚爬上岸的鱼类来说,也有很多食肉动物生活在陆上。但4亿年前,大海里有很多可怕的食肉动物,陆地上却没有多少威胁,或许这使得鱼类慢慢地迁移进化到陆地上。

  此外,2017年西北大学学者提出,看到远方也许是鱼类离开海洋的助力之一。虽然鱼类早已拥有视觉,但水下环境无法让它们把视力物尽其用。

  根据化石资料,在鱼类登陆的过程中,眼部结构的改变让它们越来越多地享用到视觉带来的好处。在大约3.9亿至2.5亿年前,一种先进的鱼类——希望螈目逐渐脱离水生。化石测量显示,它们的双眼尺寸增长到原来的3倍,这意味着与视觉能力息息相关的瞳孔大小出现增长。与此同时,和其它一些鱼类一样,它们的眼窝由两侧移到头部顶端。在这个位置,鱼可以通过贴近水面,看到水面之上的虫类猎物,甚至可以把眼睛探出水面。

  如果一只动物只能看到附近的事物,这意味着它们大部分行为只是对即将发生的刺激做出反应,而看到更远的地方,让复杂决定的出现成为可能。如何能更有效地攻击猎物、躲避捕食者的突袭,爬上陆地或许是水下生命作出的一个重要决定。

  然而,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员卢静告诉科技日报记者:“演化的原因非常复杂,受各种因素的影响与制约。比如身体结构的变化、环境的变化等。”如果生活环境一直不变,鱼类或许最后也不会爬上陆地。

  凭啥能够离开水 4次演化事件打下基础

  “鱼类最终顺利登陆跟4次大的演化事件有关。”卢静说,鱼类爬上陆地的过程发生在志留纪到泥盆纪之间,也就是4.2亿年前至3.6亿年前。

  首先是有颌鱼类的出现。“无颌类鱼主要靠寄生或以滤食为生,有颌类就是鱼类出现颌骨,这意味着它们可以主动捕食了。”卢静表示,从演化顺序来看,这是一个简单到复杂的过程。“从原先无法捕食到现在能够捕食,有颌鱼类在整个演化链上就更有选择权,可以适应更多生活方式。这为以后生存带来更大好处。”

  随着时间的流逝,有颌鱼类中的重要一支演化成了硬骨鱼类。“我们平时见的鲨鱼、鳐鱼属于软骨鱼类,整个骨架都是软的。软骨鱼类柔软的骨头根本无法在陆地上支撑沉重的体重。”卢静解释道,与软骨鱼类不同,硬骨鱼类全身的骨骼变得更加坚固,为上岸生存提供了更多可能。

  硬骨鱼类有一支叫做肉鳍鱼类,这支鱼类的偶鳍(成对的肉鳍)中有内骨骼,卢静指出,肉鳍的内骨骼非常重要,没有它们,鱼类就不能支撑自己的身体,也就难以上陆。而且它们还是四足动物四肢的前身。比如人的胳膊,从上臂到前臂分为肱骨、桡、尺骨、腕骨、掌骨和指骨,“肉鳍鱼类的鱼鳍中具备这些骨骼的雏形才会为演化成真正的四足动物提供条件”。

  肉鳍鱼有很多不同类型,但最后只有一支成功爬上陆地,形成了现在的四足动物。这一支肉鳍鱼和其它的肉鳍鱼有什么不同呢?卢静告诉记者,内鼻孔结构的出现是四足动物形成的先决条件。“因为上岸就要呼吸,而鱼是用鳃呼吸的,它们原来的鼻孔是两个外鼻孔,不是呼吸器官。”

  但包括人类在内的所有四足动物都用肺呼吸。因此,必须要有与外鼻孔相通的内鼻孔,这样才能使外部空气顺利进入肺部,保证动物对氧气的需要。内鼻孔形成鼻腔和口腔之间的通道,当嘴巴闭合或动物取食时,内鼻孔就成为四足动物呼吸的唯一通道。

  卢静称,这支肉鳍鱼类除了有内鼻孔外,一些与陆地生存相适应的其他结构也逐渐演化出来。“比如内耳附近颅顶区域有一个很大的喷水孔,这个喷水孔开始是没有用的,但它恰恰就是四足动物听觉器官中耳的前身。”

  最早从哪里上岸 登陆点至今还无定论

  从志留纪到泥盆纪,鱼类登陆历经上百万年。然而鱼类最早在什么地方登上陆地还是未解之谜。目前发现的证据表明,最早的四足动物的脚印化石位于在波兰中泥盆世早期的地层中,距今约3.97亿年前。泥盆纪四足动物化石分布主要集中在欧洲和北极圈,尤其是东格陵兰岛附近。

  然而卢静告诉记者,四足动物的祖先鱼类最早的化石记录却是在中国云南曲靖、昭通等地发现的。

  2009年,科学家在云南发现了迄今世界上最古老、保存最完整的有颌类化石——梦幻鬼鱼;2013年,科学家又发现了初始全颌鱼。它有着一张硬骨鱼的典型面部,但身体却是盾皮鱼类。

  这些研究表明,从志留纪到泥盆纪中期的漫长时间里,中国有颌脊椎动物化石的形态比其他地方同期的化石都要原始一些,并且多样性极高。

  “所以也有假说认为,欧洲地区发现的早期四足动物是从中国迁移、扩散过去的,但由于目前化石记录很不完整,对此尚无定论。” 卢静说。代小佩

[责编:白璐]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 北京“丝路金桥”主题景观点亮灯光

  • 印度捷特航空因债务危机全面停飞

独家策划

推荐阅读
在我们的身体里,每时每刻都上演着细胞分裂、衰老和死亡的戏码,而广泛存在于人体脂肪、骨髓、关节等部位的间充质干细胞,在其中扮演了特殊的角色。有研究表明,骨关节炎的一个重要诱因是关节内的间充质干(前体)细胞、软骨细胞、滑膜细胞的衰老和功能退化。
2019-04-19 10:00
赤道几内亚的比奥科岛将是疟疾疫苗试验的主要场所。在实验室研究中,这种名为PfSPZ的疫苗已被证明是迄今开发的最有效的疟疾疫苗,能够为健康的志愿者提供完全的保护。如果大规模试验获得成功,Sanaria公司及其合作伙伴打算向比奥科岛上所有人群推广这种疫苗,并评估其有效性。
2019-04-19 10:00
近日,刊登于《细胞—报告》的一项研究表明,有节奏的食物摄入驱动的全身信号,对肝脏代谢功能和基因表达的节律有显著的促进作用,而与肝脏和生物钟无关。研究结果表明,SCN中的主生物钟并不仅仅作用于同步周围的生物钟,而且更广泛地参与了整个身体的昼夜节律转录程序。
2019-04-19 09:59
近日,中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟团队在基于光和超导量子体系纠缠态制备方面取得了两项实验成果:实现了综合性能最优的量子点确定性纠缠光源和国际上最大规模超导量子比特纠缠态12比特“簇态”的制备。
2019-04-19 09:28
4月18日,第三届中文域名创新应用论坛在北京召开。论坛发布了最新的《全球域名发展统计报告》。报告显示,截至2018年底全球域名总量已经达到3.57亿个,年度新增1454万个;我国域名保有量达5030万个,居世界第二。
2019-04-19 09:19
除了北京电信方面的5G营业厅之外,北京移动方面近日也宣布,在北京5G试验网上,中国移动通过5G手机成功打通了第一个5G电话。中国联通方面的信息则显示,目前该公司已在全国包括北京在内的17个重点城市部署搭建5G网络,进行了规模化的网络试验。
2019-04-19 09:15
这样一来,只要我们知道了地球的初始温度(也就是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及地温梯度,我们就能根据公式计算出地球的年龄。美国地球化学家克莱尔·帕特森最终通过将陨铁中的铅铀比例设定为初始值,将地球岩石中平均的铅铀比例设定为最终值,计算得出地球的年龄在41亿—46亿年之间。
2019-04-19 09:14
这是一项被生物学家颜宁称作“估计会有很多公众关注”的研究。在传统观念中,短时间的缺氧就会引起哺乳动物大脑神经元死亡和不可修复的脑损伤。”  康利军表示,若要进一步研究,首先还是应该在遵循伦理规范的前提下做动物实验。
2019-04-19 09:13
4月18日无人机拍摄的连江县筱埕镇500亩鲍鱼健康养殖科技示范基地。近日,福建省连江县海域进入鲍鱼采收期,当地养殖户忙着捕捞和加工鲍鱼。近日,福建省连江县海域进入鲍鱼采收期,当地养殖户忙着捕捞和加工鲍鱼。
2019-04-19 09:10
这是4月15日在以色列特拉维夫大学拍摄的3D心脏。以色列特拉维夫大学研究人员15日宣布,他们成功以病人自身的组织为原材料,3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏,这在全球尚属首例。
2019-04-19 09:09
近日,中国科学家在美国《科学》杂志上发表的论文《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》,再次引发了圈内圈外对研究地球早期生命演化和动物门类起源话题的广泛关注。生物统计学的“稀疏度曲线”分析显示,清江生物群的物种多样性将有望超过已知所有寒武纪软躯体化石库。
2019-04-19 09:05
在这里,茂密的牧草中不知道隐藏了多少动物尸骨,甚至有误入其中非正常死亡的牧民的骸骨,再加上谷地中随处可见的倒塌的石屋、荒丘孤坟,更让这里充满了死亡的气息。在电脑上打开航磁图,马华东说,沿“死亡谷”近东西向带状航磁异常明显,越向西段,磁异常值越高。
2019-04-19 09:04
4月15日晚,拥有850余年历史的巴黎圣母院遭遇火灾,400多位消防员奋力扑救9个小时最终将大火扑灭。由于着火点主要集中在教堂顶部,巴黎警察局派遣无人机捕获实时图像,为消防员准确、及时了解火情提供了重要支持。
2019-04-19 09:04
几年前,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)一举摘下人类首次直接探测到引力波的桂冠。蔡荣根介绍,对低频引力波的探测将有助于理解超大质量黑洞的形成、演化和分布,并对科学家认识宇宙结构产生重大影响。
2019-04-19 09:03
根据自然科研旗下《科学报告》18日发表的一项研究,英国正在采用人工智能(AI)分析社会问题。目前来看,AI尚不能全方位分析社会学种种问题,因此让传统方式与新兴手段互为补充,就显得尤为重要。
2019-04-19 09:02
据美国太空网近日报道,美国国家航空航天局(NASA)最新的“行星猎手”——凌日系外行星勘探卫星(TESS,“苔丝”)首次探测到了一颗地球大小的系外行星HD 21749c。据悉,这颗行星和另一颗于今年1月份确认的“亚海王星”天体HD 21749b,都环绕着距地球约53光年的恒星HD 21749(质量约为太阳质量的80%)旋转。
2019-04-19 09:02
“火星快车”:我是认真的  4月1日,欧洲空间局(ESA)发布了对争论多年的火星甲烷探测结果的一次独立验证,其“火星快车”号(Mars Express)探测器证实了之前“好奇”号火星车的测量结果。
2019-04-19 09:00
记者从18日在京举行的月球和深空探测国际学术研讨会上获悉,中国航天科技集团五院正在抓紧组织开展嫦娥五号、嫦娥六号和中国首个火星探测器等重大工程任务。
2019-04-19 08:59
携号转网,是促进电信市场竞争的一个硬措施。但是,事实证明,不解决市场竞争的结构性问题,硬措施也一样被软套路所消解。
2019-04-18 09:35
对地球气候的科学诊断,要依赖一些数据指标:全球平均温度、海平面高度、南极冰川、山地冰川等。
2019-04-18 09:29
加载更多