人類祖先竟是魚？化石提供重要證據(jù)

朱幼安

數(shù)量眾多、保存完好的化石，讓我們能夠窺見有頜類動(dòng)物崛起的過程

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員朱敏團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一批古魚類化石揭示了有頜脊椎動(dòng)物的崛起過程。相關(guān)科研論文在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表，為“從魚到人”演化史的早期歷程提供更多關(guān)鍵證據(jù)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的古魚有何特點(diǎn)？魚類的演化是否會(huì)繼續(xù)發(fā)生？我們的祖先，究竟是魚還是猿猴？

脊椎動(dòng)物是生命之樹上一叢繁榮的枝椏。從半魚半蟲的最早魚類，到無頜但身披盔甲的甲胄魚類，到有頜但仍然披盔戴甲的盾皮魚類，再到硬骨魚和軟骨魚，魚類一直是地球水域的“霸主”。魚類的一支登上陸地，為自己開辟出新的生存空間，也為生物的演化史添上了濃墨重彩的一筆。

地球上現(xiàn)存99.8%的脊椎動(dòng)物都具有頜骨，有頜類的出現(xiàn)與崛起是脊椎動(dòng)物演化史上最關(guān)鍵的躍升之一。然而，這一躍升具體發(fā)生在何時(shí)、何地？根據(jù)基因等線索推測，有頜類最遲在4.5億年前的奧陶紀(jì)晚期就已經(jīng)出現(xiàn)，但最早的確切有頜類化石年代大約是4.25億年前，這段近3000萬年的化石記錄空白使得我們很難了解頜及有頜類起源的具體過程。

在距今約4.4億年的志留紀(jì)早期地層中，我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)世界級的特異埋藏化石庫——“重慶特異埋藏化石庫”“貴州石阡化石庫”。

此次發(fā)現(xiàn)的五個(gè)古魚類化石中，雙列黔齒魚和新塑梵凈山魚是在貴州石阡化石庫發(fā)現(xiàn)的，時(shí)代為蘭多維列世埃隆期最晚期，約4.39億年前。這一化石庫含有數(shù)量多、保存好的有頜類微體化石。

另外三個(gè)古魚類化石——奇跡秀山魚、沈氏棘魚、靈動(dòng)土家魚來自重慶特異埋藏化石庫，時(shí)代為蘭多維列世特列奇期，約4.36億年前。重慶特異埋藏化石庫是目前世界上唯一保存志留紀(jì)早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫，堪稱“魚類的黎明”。重慶特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)的古魚化石不僅數(shù)量眾多、種類齊全，而且保存十分完整、精美，讓我們得以一窺志留紀(jì)初期脊椎動(dòng)物特別是有頜類的全貌。

可以預(yù)見，新發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)化石庫，未來還將繼續(xù)為解開圍繞有頜類起源的重重謎團(tuán)持續(xù)作出貢獻(xiàn)。

知識點(diǎn)

此次發(fā)現(xiàn)的古魚，與我們熟悉的現(xiàn)代魚類是否一樣？

現(xiàn)代大多數(shù)魚類都屬于硬骨魚類中的輻鰭魚類中的真骨魚類。硬骨魚類中與輻鰭魚類并列的肉鰭魚類則演化出了包括我們在內(nèi)的所有陸地脊椎動(dòng)物。此次發(fā)現(xiàn)的魚類則分別屬于早已滅絕的無頜甲胄魚類、有頜的盾皮魚類和非常早期的軟骨魚類，因此和現(xiàn)代魚類差別很大。

人類并不是由現(xiàn)代的魚類演化而來，只是我們和現(xiàn)代魚類有共同的祖先，這個(gè)祖先長得更像魚。

我們的祖先，究竟是魚還是猿？

最初，媒體報(bào)道科研成果時(shí)，用了“我國科學(xué)家證實(shí)人從魚演化而來”的標(biāo)題。有人疑惑：我們不是由猿演化來的嗎？難道我們的“祖先”變了？

實(shí)際上，“從魚到人”和“從猿猴到人”并不矛盾。“從魚到人”的演化并不是從魚直接變成人，而是一個(gè)長達(dá)5億多年的演化史。人類從猿演化而來，實(shí)際只是發(fā)生在幾十萬年的時(shí)間內(nèi)，只是“從魚到人”的漫長過程中的“臨門一腳”。

在人類演化歷程中的不同時(shí)代，我們有數(shù)不清的祖先。不同時(shí)代的祖先面貌各異，追溯到數(shù)十億年前，我們的祖先是單細(xì)胞生物，所以，古代的猿和魚都是我們的祖先。古代的一類魚是我們比猿更早的祖先，也是包括猿在內(nèi)所有脊椎動(dòng)物的共同祖先。

水生到陸行，哪些器官發(fā)生著改變？

人們一般認(rèn)為，人類用肺呼吸而魚類用鰓呼吸。實(shí)際上，魚類除了鰓還有很多呼吸器官，原始肺就是其中之一，很多魚類如多鰭魚、肺魚都會(huì)利用原始肺直接呼吸，因?yàn)榭諝庵泻趿勘人腥芙庋醵嗟枚啵虼诉@是更有效率的攝氧方式。在今天最常見的魚類——真骨魚類中，原始肺已經(jīng)演化為基本不具呼吸功能，而是用來調(diào)節(jié)浮力的魚鰾，因此很多真骨魚類又演化出新的呼吸空氣的器官，如迷鰓類的鰓上器，泥鰍的腸道等。古代魚類還保持著有呼吸功能的原始肺，因此魚類登陸過程只是用不上鰓了，肺則是現(xiàn)成的。

呼吸器官的演化為魚類登陸提供了便利，而有頜類的頜骨本身也大有用途。頜骨包含上頜與下巴，有下巴就意味著有一張可以自由活動(dòng)的嘴，對于脊椎動(dòng)物從水里到陸地生活時(shí)攝取食物至關(guān)重要。組成頜的骨骼還為呼吸和聽覺的演化提供了重要的“原材料”。

牙齒對于古魚類演化過程同樣重要。雙列黔齒魚有目前發(fā)現(xiàn)的最古老的脊椎動(dòng)物牙齒，長度僅2.5毫米。此次發(fā)現(xiàn)將牙齒最早的化石證據(jù)向前推進(jìn)了1400萬年。

此次發(fā)現(xiàn)的古魚類化石，還有助于探尋脖子的起源。絕大多數(shù)的有頜類都有可以活動(dòng)的脖子關(guān)節(jié)，無頜類則沒有。奇跡秀山魚作為有頜類的最初形態(tài)，處于演化的中間狀態(tài)。它的頭甲中間有一道橫向的裂隙，使得頭能在呼吸和攝食時(shí)抬起和落下，這是更先進(jìn)的頸關(guān)節(jié)的雛形。人的頭與頸部相連的枕骨就是由奇跡秀山魚頭頂這道裂隙前的骨片演化而來的。

有頜類起源除了出現(xiàn)頜之外，還伴隨著身體構(gòu)造的重組。成對鼻孔，牙齒、舌頭、脖子、四肢/偶鰭等新的器官的出現(xiàn)，為它們提供了更大的演化潛力。

魚類為何要登陸？演化是否會(huì)繼續(xù)發(fā)生？

魚類并不會(huì)真的主動(dòng)、有意識地登陸。在泥盆紀(jì)之前，陸地生態(tài)系統(tǒng)幾乎不存在，泥盆紀(jì)時(shí)大地已經(jīng)披上綠裝，節(jié)肢動(dòng)物已經(jīng)適應(yīng)陸地生活，因此有新的環(huán)境和食物，同時(shí)還有生活在水陸之交的魚類——四足形類肉鰭魚，因此魚類登陸的發(fā)生是非常自然的過程。

所有現(xiàn)生生命都在發(fā)生演化，只是很難在短短幾十年、上百年甚至上千年內(nèi)感知到而已。魚類登陸在整個(gè)生命演化史上只發(fā)生過一次，這主要是因?yàn)殛懙厣鷳B(tài)位和水陸之交較大型動(dòng)物的生態(tài)位（如青蛙、水獺、鱷魚等）已經(jīng)被陸地脊椎動(dòng)物或四足動(dòng)物牢牢占據(jù)住，魚類無法通過水陸之交這一關(guān)。相反水陸之交的四足動(dòng)物很容易重返海洋，如海龜、鯨魚、蛇頸龍等。未來，如果發(fā)生大災(zāi)變事件，陸地和水陸之交的四足動(dòng)物都滅絕了，水中的魚類幾乎必然會(huì)再次登陸。

作者單位 中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所