假如3。65億年前的魚離開水會怎樣
如果魚不小心離開了水會怎樣呢?毫無疑問,它將大口大口地喘氣,在缺氧和掙扎中慢慢死去……只要擁有一些生活經驗的人都會做出正確的回答。如果是腦筋急轉彎呢,答案是……跑到岸上來,但是我們今天要說的不是智力測驗,而是生命進化史上的一次重大事件。假如生活在3.65億年前的魚離開了水會怎樣呢?
進化論上斷裂的連接點
按照進化論的觀點,所有陸生動物都是從水生動物進化而來,但動物是如何從水中爬到岸上演化成陸生動物的,一直是個謎。我們知道總鰭魚是最早爬上陸地的魚類,而最早的兩棲動物叫做魚石螈,聽起來進化過程似乎完美無缺,不過魚是如何長出像兩棲動物一樣的前肢和后肢而變為四足動物的?在進化史上,作為從水生動物到陸生動物的關鍵連接點,這個問題一直受到強烈的關注。這是因為科學發展到今天許多問題已經解決了,科學家在生物進化領域有驚世發現的機會很小,只能“以小見大”,寄希望于小的研究,揭開進化史上一些大的未解之謎。現在科學家可以長出一口氣了,古生物學者舒賓和考特揭開了這個謎底,找到了3.65億年前泥盆紀后期水生動物過渡到陸生動物的證據。
這個證據是舒賓和考特兩位學者在美國賓夕法尼亞州發現的屬于泥盆紀后期的一種神秘魚化石,這個化石由一塊完整沒有雜質的石頭組成,化石中的魚長約60厘米。1991年,舒賓和考特在賓夕法尼亞州的一條高速公路邊的古河床的巖層中發現了很多有趣的化石,其中也包括這個3.65億年前死亡的不起眼的“小家伙”。但這個最重要的化石在采集回來之后整整有7年的時間,這兩位學者都沒有注意到它,因為化石只露出骨頭一小部分,剩余部分都被砂巖包裹著。直到2001年,為了準備一個學術會議,他們從塵封的化石中才偶然發現了露在外面的一小部分骨頭,就這樣不經意間找到了水生動物上岸的直接證據。
這塊化石的不同凡響之處在于,舒賓和考特在它上面發現了一塊肱骨,也就是魚的前鰭部分。這個前鰭和其它化石魚的前鰭是不同的,我們知道一般魚類在水中游動是通過鰭的前后擺動來前行,因此鰭是比較弱小的,而現在發現的化石魚的鰭比較強健粗壯,它不僅具有原始魚類鰭的特征,而且也具有肢骨的特征,雖然還不能發揮像前肢那樣的作用,但已經使這條魚像一種特殊的四足“魚類”,很可能魚兒就是靠著這種類似肱骨的鰭從水中爬到了岸上。
通過對化石的分析,科學家認為這塊魚化石的前鰭已經產生了肌肉組織,另外化石上的褶皺表明魚的胸部也曾經有過強健的肌肉組織。肌肉組織的產生意味著魚在水中前進的方式發生了改變,運動的主要方式是依靠鰭的上下運動,類似于兩棲動物的前行動作,而不是像以前用鰭前后撥水來前進,這使得前鰭從僅僅作為魚鰭的角色里解脫出來,成為能夠支撐動物行進的工具。當然這樣的前鰭還不能夠像兩棲動物的前肢一樣可以用來走路,科學家因此推斷這種魚是生活在淺水中的。在進化的圖譜上,它鑲嵌在原始魚類和早期兩棲動物的中間,從而作為進化過程中一個關鍵的連接部分,成為承前啟后的生物種類。
適應環境,魚兒也不例外
這種魚類是如何從鰭中演化出前肢的?科學家認為,在3.65億年前由于造山運動的影響,地球上的水陸分布起了巨大變化,海面大大縮小,大片陸地露出海面。水陸變化又影響了氣候,降水量不均衡:有的地方大雨如注,有的地方雨貴如油。在這種環境下,也許水中的魚類的“潮流生活”就是進化出像前肢一樣的鰭,以便在淺水里生活,這樣它們就可以利用鰭的支撐將自己的腦袋抬出水面,以便呼吸更多的空氣。
也有科學家認為這種進化的發生與當時水生植物有相當大的關系,由于淺水區域的大大增加,水生植物也繁衍得特別迅速,植物擁擠地生長在溪流之中,一些枝蔓常常纏繞在一起,當魚類面臨水生植物糾纏時,單純靠身體的擺動已經無法擺脫困境,隨著長期漸進式的進化,進化出來的強健的鰭也可以幫助魚兒擺脫水中植物的糾纏,以更快地躲避天敵、尋求食物或避免因水位急劇下降而被卡死在植物中間。
當然這種進化并不是我們今天這樣輕描淡寫式的輕松,在環境突然發生急劇變化的情形下,適應殘酷環境的過程是對生物來說是非常痛苦的,大批的魚類會因自然無情的選擇而遭到淘汰,因此能夠在環境巨變的情形下生存和保持進化不能不說是一種生命的奇跡。
根據科學家的研究,這些有類似前肢的魚并沒有想上岸的意圖,之所以有這樣的變化僅僅是為了適應海洋消退后的環境而已。科學家還發現早期兩棲動物的進化模式是相當混亂的,這說明,泥盆紀是一個充滿進化試驗的時期,早期的物種從簡單向復雜的進化過程中并不是像梯子一樣有分明清晰的進化路線,在很多情況下進化的方向就像雜亂無章的灌樹叢。
對于這種介于魚和兩棲動物之間過渡類型的生物來說,它的突變盡管讓我們在描述時費些周折,不過這種突變卻給我們地球生物的進化打開一個嶄新的世界,假如生活在3.65億年前的魚離開了水會怎樣呢?答案是:魚兒上岸了。
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