点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:从鳍到手,进化过程中它们经历了什么?
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

从鳍到手,进化过程中它们经历了什么?

来源:科技日报2020-04-07 14:09

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  希望螈艺术复原图Ville Sinkkonen绘

  希望螈的指骨虽然看起来只是一些细小的骨骼,但它们对四肢的支撑能力起到了重要作用。鳍中的这些小骨骼让它们能将重量灵活且均匀地分散给整个鳍。拥有指骨后,这些鱼类就能在水底或短暂地在陆地上支撑起自己沉重的身体。

  小时候,我们总会很好奇,人类是从哪儿来的,祖先是谁?其实,不只是普通人,人类起源问题,也一直是科学家在苦苦探究的。

  3亿多年前,一部分鱼类登上陆地,最终演化出包括人类在内的种类繁多的陆生脊椎动物。鱼类登陆是生命演化史上的重要事件,但鱼类是如何向陆生脊椎动物过渡的,至今仍缺乏足够的认识。

  近日,有媒体报道,在《自然》上发表的论文指出,科学家找到了鱼类登陆过程中的关键化石——希望螈,这是人类首次在已知动物化石身上发现手指与鳍“锁”在一起的现象,揭示了人类的手部是如何由远古鱼类的鱼鳍一步步进化而来的。

  从鳍到指缺少重要过渡环节

  要想知道人类的手部是如何由远古鱼类的鳍一步步进化而来,首先要知道鱼类是如何向陆地脊椎动物过渡的?

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员卢静在接受科技日报记者采访时说,所有陆地脊椎动物统称为四足动物。四足动物是由鱼类演化而来,为了在两者中间作出区分,一般把长着鳍的定义为鱼,长着指/趾的定义为四足动物,所以偶鳍(鱼的胸鳍和腹鳍)到四肢,特别是指的演化至关重要。对鱼类演变成四足动物过程的详细了解,是古生物学在近200年学科历史中取得的最大成就之一。

  “鱼类在真正登上陆地演化出四足动物前,有一系列的过渡形态。”卢静说,其中最重要的有几个,一是现存的肉鳍鱼类拉蒂迈鱼,拉蒂迈鱼保留了很多肉鳍鱼类的祖先形态,但它离四足动物还很远。二是真掌鳍鱼,这是一种很“进步”的泥盆纪四足形类肉鳍鱼,它们基本还是鱼的样子,并没有四足,已经适应在较浅的水域中生活,有点像今天的乌鳢,但并不会爬到岸上去。接下来就是最早的四足动物代表,鱼石螈和棘螈,它们为最早的四足动物的身体构造和生活状态,特别是四肢的发育和演化提供了突破性的资料。

  卢静表示,在真掌鳍鱼,和鱼石螈、棘螈中间处于关键过渡位置的“半鱼半螈”的生物,就是希望螈类。希望螈类目前发现3个属:希望螈、潘氏鱼和提克塔利克鱼。

  提克塔利克鱼是希望螈类中的知名成员,它的鳍已经向四肢的方向演变。提克塔利克鱼胸鳍的鳍条很不对称,腹侧的鳍条比背侧的鳍条小好几倍,研究者推测,这可能说明在胸鳍的底部,形成了一层肌肉。这层肌肉类似于四足动物掌心的肉,尽管还不足以支撑它们上陆,但可以帮助它们在河底移动。但是,提克塔利克鱼的鳍骨则更接近真掌鳍鱼,特别是末端骨骼很少,无法鉴别出明显的“指头”。

  而鱼石螈和棘螈,它们虽然保留有鱼类特征,但胸鳍和腹鳍的鳍条已经完全退化,取而代之的,是由骨骼支撑的四肢和数量不等的手指,这证明它们已经做好了在陆地生活的准备。不过其他证据显示,它们可能主要还是在水环境中生活,四肢用来在水底移动身体,棘螈也许是完全水生的,鱼石螈则已经可以在陆地上移动,姿态可能和今天的海豹很像。

  无论是有鳍条但没有指骨的提克塔利克鱼,还是没有鳍条但有指骨的鱼石螈和棘螈,都为鱼类向两栖动物的演变提供了重要线索。但在它们中间,还缺少了一个关键的过渡环节——既有鱼的鳍条,又已经演化出指骨的鱼类。

  我们的手指或起源于它的鳍

  希望螈的出现,补上了这缺失的关键一环。

  加拿大魁北克大学穆斯基校区和澳大利亚福林德斯大学的研究者用CT扫描了一件完整保存的希望螈标本。三维复原结果显示,这种鱼既有发达的鳍条,也拥有明显的指骨。在鳍条包裹的胸鳍中,不仅可以清晰地看到肱骨(对应我们的大臂)、桡骨和尺骨(小臂)、腕骨(手腕)、掌骨(手掌),甚至还发现了两根明确的指骨,以及3根可能的指骨。

  “这是第一次在鱼类中观察到指骨和鳍条共存。”论文作者之一、福林德斯大学的古生物与地层学教授约翰·朗介绍,指骨虽然看起来只是一些细小的骨骼,并不起眼,但它其实对四肢的支撑能力起到了重要作用。鳍中的这些小骨骼让它们能将重量灵活且均匀地分散给整个鳍。拥有指骨后,这些鱼类就能在水底或短暂地在陆地上支撑起自己沉重的身体。

  卢静恰巧与该研究的几位作者认识。“他们去年都参加了我们组织的早期脊椎动物年会,并在会上作了有关这项研究的报告。”卢静说,希望螈的样子有点像大鲵、鳄鱼和鲇鱼的混合体。它的头和鳄鱼非常像,身体有些像大鲵,但在水中游动的身姿比大鲵飘逸,更像一条大鲇鱼。它的“手”外观可能像现代澳洲肺鱼的鳍,但更强壮,也许能短暂地在浅水中支撑身体,但是这所谓的“手”从外观看还是鱼鳍,有明显的扇状的鳍条部分,也并没有裂开变成有功能的指,所以它还不能算是四足动物。

  “提克塔利克鱼和真掌鳍鱼的鳍都没有希望螈这样,数量这么多,和指骨一样排列的小鳍骨。上面说过,有没有指在传统上是区分鱼和四足动物最重要的一个特征,所以说希望螈的鳍是处于偶鳍向四肢过渡的关键阶段。论文的作者甚至认为,希望螈已经模糊了鱼和四足动物之间的界限。”卢静强调。

  那么,能不能就此说希望螈是人类的直系祖先呢?

  卢静认为,生命演化是极其复杂、精细的过程,而化石记录则相对极为零落。因此,总览生命之树,严格意义上的直系祖先是不可能找到的,找到的永远只是或近或远的“表亲”,它们身上可能有很多真正直系祖先的特征,但也有一定比例自身独有的特征,但哪些是祖先特征,哪些是独有特征,往往并不容易确定。

  不过这些化石“表亲”中,有些无论在形态和亲缘关系上都可能已经非常接近真正的直系祖先,只是这里的“非常接近”是一个相对的概念。“所以在科普上,也不妨使用直系祖先或直接祖先来指代某些从鱼到人类演化道路上处于关键位置的生物。由于希望螈是目前找到的最接近所有四足动物共同祖先的鱼,因此它有资格被称为是人类的直系祖先。”卢静说。 (记者 付丽丽)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

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

视觉焦点

  • 大陆海事部门在台湾海峡西侧水域开展联合巡航

  • 陕西清涧寨沟遗址

独家策划

推荐阅读
万兆元年,谁来领航?是更智慧AI,是更领先的Advance,是刷新极限的速度,还是升级多维的体验?中国移动5G-A商用发布会,重新定义数智新时代,邀您共同见证!3月28日15:00-16:00
2024-03-28 12:36
作为中国大科学装置之一,高能同步辐射光源是由中国科学院、北京市共建的怀柔科学城大科学装置集群的核心装置。
2024-03-28 09:54
2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。
2024-03-28 09:34
坎潘特强调,最新观测表明,精确的星震学技术可用于探测表面温度低至4200℃(比太阳表面低约1000℃)的矮星,为天体物理观测开辟了一个新领域。这一最新结果表明,星震学技术有望详细表征这些恒星及其宜居行星的细节,而精确确定附近冷矮星的年龄对于阐释系外行星上发现的生物特征可能至关重要。
2024-03-28 09:33
记者从自然资源部3月27日召开的例行新闻发布会上获悉:今年是极地考察40周年,自然资源部将开展一系列活动纪念这一重要时间节点。7月北极黄河站建站20周年时,在黄河站举办招待会、研讨会等相关活动,中国第四十一次南极考察期间将在长城站、中山站举行招待会、研讨会等相关活动,“雪龙”号、“雪龙2”号船停靠外港时举行公众开放日活动。
2024-03-28 09:32
联合国教科文组织执行局27日批准18处地质公园列入世界地质公园网络名录,其中包括中国的6个地质公园,分别是长白山世界地质公园、恩施大峡谷-腾龙洞世界地质公园、临夏世界地质公园、龙岩世界地质公园、武功山世界地质公园、兴义世界地质公园。
2024-03-28 09:31
据介绍,除了服务于中国探月工程四期,后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
2024-03-28 09:25
涂白防虫、修剪树枝、引水灌溉……每当春天到来,在祖国西北边陲新疆托里县老风口,生态造林工作就紧锣密鼓地开始了。
2024-03-27 10:22
今年我国纪念“世界水日”“中国水周”的活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。
2024-03-27 10:21
在齐齐哈尔市甘南县宝山乡巨宏村,村民苑忠国正在准备春耕,多年来通过参与县里的培训,春耕物资的采购对他来说已是轻车熟路。
2024-03-27 10:20
在开展调查监测,评估新污染物环境风险状况方面,《行动方案》提出建立化学物质环境信息调查制度、建立新污染物环境调查监测制度、建立化学物质环境风险评估制度、动态发布重点管控新污染物清单等具体措施。
2024-03-27 10:18
一群“麦哲伦”式的实验物理学家正在高能物理的版图上开疆拓土。而玻色子的发现,正在指向新的“盛宴”。
2024-03-27 10:16
作为古生物学家,徐星是中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员,同时也是云南大学教授,主要从事中生代陆相脊椎动物化石及地层学研究。
2024-03-27 10:15
近期,12P/Pons-Brooks彗星(以下简称12P彗星)成为全球瞩目的对象,我国不少天文爱好者成功观测并拍摄到这位“天外来客”。
2024-03-26 03:25
日前,中办、国办印发《关于加强生态环境分区管控的意见》(以下简称《意见》),明确提出到2025年,生态环境分区管控制度基本建立,全域覆盖、精准科学的生态环境分区管控体系初步形成。
2024-03-26 03:20
眼下正值春耕备耕的关键阶段,突如其来的天气变化,是否会对春耕、农作物造成影响?
2024-03-26 10:16
3月24日是世界防治结核病日。南开大学饶子和院士团队与上海科技大学免疫化学研究所张璐研究员团队合作,首次揭示了抗结核新靶标Rv3806c的冷冻电镜三维结构。
2024-03-26 10:16
25日,中国海油发布消息,我国在渤海超5000米的地层钻探发现一口高产油气井,测试日产油气当量近1400立方米,创造了我国海上深层油气探井日产最高纪录。
2024-03-26 10:15
“绝对安全”的通信是千百年来人类的梦想之一,从摩斯电码到电报、传真,从移动电话到网络通信,通信技术的发展同时带来了各类安全隐患,与通信安全相关的技术一直是科技界、产业界的重点攻关方向。
2024-03-25 10:47
记者从中国科学院近代物理研究所获悉,该所研制的中国超重元素研究加速器装置(CAFE2)取得重大突破,成功实现了14.8粒子微安流强、224兆电子伏能量的束流在靶稳定运行,创造了国际同类装置运行束流参数的最高流强纪录。
2024-03-25 10:07
加载更多