這些“魚”為什么費(fèi)盡心機(jī)想上岸生活？

▲ 一只彈涂魚在沙灘上“行走”。

魚上了岸，可怎么活啊？我們都知道，生命起源于海洋。茫茫大海占據(jù)了地球表面71%的面積，也養(yǎng)育著數(shù)量龐大的種群。

然而，3.75億年前，一群魚類不走尋常路，開始艱難地離開水環(huán)境，成為最早在陸地上定居的有脊椎生物。

這是生命史上最重要的事件之一。那么，到底是哪一批魚最先登陸的？它們又是因?yàn)槭裁瓷习赌兀?/span>

上岸的是什么魚？

誰才是最早做出這一重大舉動(dòng)的脊椎動(dòng)物呢？在距今4.5億年到7千萬年前繁盛的多種魚類化石中，可以看到多種魚類已經(jīng)演化出的具有肌肉發(fā)達(dá)的肉質(zhì)基部的鰭。其中，最常見的是腔棘魚科的魚類。

▲ 科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的第二種腔棘魚，后來成為新物種印尼矛尾魚（Latimeria menadoensis）的模式標(biāo)本。

因此，1938年，漁民將一條活的腔棘魚拖上南非海岸時(shí)，進(jìn)化生物學(xué)家們對(duì)此興奮不已。這是一個(gè)能揭示這些古老魚類身體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的好機(jī)會(huì)，沒有任何化石可以展示出這些細(xì)節(jié)。然而，不幸的是，漁民破壞了魚體，還扔掉了所有重要的內(nèi)臟。

隨后，科學(xué)家們?cè)诜侵薜哪喜亢蜄|部沿海地區(qū)再次進(jìn)行了搜索，試圖找到更多的樣本。這次搜索收獲頗豐，但唯獨(dú)沒有發(fā)現(xiàn)腔棘魚。1952 年，人們終于發(fā)現(xiàn)了第二條腔棘魚。這次是在馬達(dá)加斯加以北的科摩羅群島海岸捕獲到的。顯然，當(dāng)?shù)厝瞬惶矚g這種奇怪的生物。因?yàn)樗鼈兊娜赓|(zhì)并不特別鮮美，一旦上鉤，還會(huì)拼命掙扎。

▲ 1974年10月18日捕捉到的西印度洋矛尾魚標(biāo)本。西印度洋矛尾魚，又稱東非矛尾魚，是腔棘魚目矛尾魚屬的其中一種。圖/Wikipedia

即便如此，當(dāng)?shù)厝嗣磕暌矔?huì)捕回一兩條，很快科學(xué)家們就有了大量的樣本來進(jìn)行詳細(xì)的研究。之后，人們又在印度尼西亞發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)腔棘魚種群。乘坐潛水艇的水下攝影師拍到了它們，展示了它們的游泳過程。腔棘魚以緩慢而優(yōu)雅的方式游動(dòng)，有時(shí)用它們奇怪而多肉的鰭像撐船一樣推動(dòng)自己在海底穿行。

詳細(xì)的解剖學(xué)研究包括基因分析結(jié)果顯示，毫無疑問，腔棘魚是一個(gè)非常古老的群體，但盡管如此，它們并不像人們認(rèn)為的那樣，與第一批登上陸地的脊椎動(dòng)物有任何密切的關(guān)系。

▲ 提塔利克魚的生活重建圖。圖/Wikipedia

因此，科學(xué)家們重新開始了對(duì)陸生脊椎動(dòng)物共同祖先的研究。2004年，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更可能的候選者。在加拿大東北部的埃爾斯米爾島上，一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了一種大型的、質(zhì)地很重的魚狀生物的化石。當(dāng)?shù)匾蚣~特人看到這些化石，稱之為“提塔利克魚”（Tiktaalik）。這是他們對(duì)江鱈的稱呼，江鱈是當(dāng)?shù)厝私?jīng)常捕捉到的淡水魚中個(gè)頭較大的一種。

現(xiàn)在，“提塔利克”（Tiktaalik）這個(gè)名字成為了這種化石生物的學(xué)名。但事實(shí)上，提塔利克魚與現(xiàn)生的任何魚類或者其他任何生物都不一樣。

▲ 提塔利克魚的重繪圖。圖/Wikipedia

它長(zhǎng)約兩米，有一個(gè)巨大而扁平的頭，上方長(zhǎng)著一對(duì)眼睛，與鱷魚很相似。它的身體被魚鱗狀鱗片保護(hù)著，并且有了頸部的雛形。但它在演化史上的重要性在于它的“四肢”。

它“前肢”邊緣有鰭，符合你對(duì)魚類的想象。但其肉質(zhì)基部含有骨頭，并在肘部和腕部形成關(guān)節(jié)。這顯然是一個(gè)可以幫助它離開水活動(dòng)的肢體。

上岸的魚怎么活？

為了完成水陸這一重大的跨越，“提塔利克魚”像第一批陸生無脊椎動(dòng)物一樣，必須解決兩個(gè)問題：第一，如何離開水；第二，如何從空氣中獲取氧氣。

我們可以參考一種現(xiàn)生動(dòng)物，它能同時(shí)完成這兩件事情，這就是彈涂魚。彈涂魚與最早登上陸地的魚類先鋒并沒有什么親緣關(guān)系，因此它們之間并沒有什么可比性。但即使如此，彈涂魚仍然能給我們一些啟示，一窺最早登陸的魚類是如何完成這一重大舉動(dòng)的。

▲ 廣東彈涂魚，是背眼蝦虎魚科彈涂魚屬的魚類。圖/Wikipedia

彈涂魚只有幾厘米長(zhǎng)，你可以在許多熱帶地區(qū)的紅樹林沼澤和泥濘的河口處找到它們。彈涂魚常常躺在緊鄰水面的閃閃發(fā)光的泥地中，有的甚至依附在紅樹林拱形的支柱根和呼吸根上，或者爬到樹枝上。它們?nèi)菀滓蛲蝗坏囊苿?dòng)或噪音而受到驚嚇，并迅速跑回水中安全地帶。

它們從水中出來，是為了捕食聚集在松軟的淤泥表面上的昆蟲和其他無脊椎動(dòng)物。彈涂魚會(huì)突然彎曲身體，通過跳躍來移動(dòng)，但它們還有一種更常用、更溫和的運(yùn)動(dòng)方式，就是借助胸鰭來前進(jìn)。

每一條胸鰭都有一個(gè)肉質(zhì)基部，內(nèi)部有骨骼支撐，實(shí)際上，胸鰭相當(dāng)于堅(jiān)硬的拐杖，有了它，彈涂魚就好像有了支點(diǎn)，可以向前運(yùn)動(dòng)。

▲ 沙灘活動(dòng)的彈涂魚。圖/Wikipedia

但它是如何在水域之外進(jìn)行呼吸的呢？彈涂魚將水含在口中，通過擺動(dòng)頭部，使水在口腔黏膜上旋轉(zhuǎn)，以獲取水中溶解的氧氣。

此外，它還通過濕潤(rùn)的皮膚直接從空氣中吸收部分氧氣，但是這些都只允許它在水外停留很短的時(shí)間。幾分鐘之內(nèi)，它必須返回水中濕潤(rùn)皮膚并重新吸一口水。

彈涂魚不能離水太久，否則就會(huì)干死。然而，另一種生物找到了解決辦法。

▲ 非洲肺魚。圖/Wikipedia

在非洲，旱季時(shí)，烈日炙烤著河流周圍的泛濫平原，將許多沼澤變成了硬泥。然而，有一種魚——肺魚，卻能設(shè)法終年生活在其中，并通過呼吸空氣來度過干旱。

當(dāng)水面萎縮時(shí)，肺魚便鉆入池底的泥土中，把自己卷成一個(gè)球，尾巴繞在頭上，分泌黏液來糊上洞道。當(dāng)太陽把泥土中最后的水分烤干時(shí)，黏液會(huì)變成像羊皮紙一樣的物質(zhì)。

其他原始淡水魚，比如多鰭魚，有一個(gè)開口于腸道的氣囊，也就是鰾，可以用來呼吸空氣。而肺魚有一對(duì)這樣的氣囊，此刻，當(dāng)它離開水面時(shí)，完全依賴于這對(duì)氣囊生存。

▲ 肺魚化石，上泥盆世（3.85 億至 3.59 億年前）。

在鉆入地下的過程中，肺魚會(huì)在泥里鉆一條一兩厘米寬的通道，它的嘴與封閉洞道的羊皮紙物質(zhì)上的微小空隙相連，空氣便可以通過這個(gè)通道進(jìn)入它的嘴中。

通過間歇地收縮喉部肌肉，肺魚把空氣從喉部吸入體內(nèi)的氣囊中。氣囊的壁上密布血管，可以吸收氣態(tài)氧。這些器官相當(dāng)于簡(jiǎn)易的肺，在它們的幫助下，肺魚可以在沒有水的環(huán)境中存活數(shù)月，甚至數(shù)年。

生命，總會(huì)找到出路

生命來源于水中，而有些登陸的生物又回到了水里。如今，在一些生物身上可以看出明顯的水陸間“反復(fù)橫跳”的痕跡，特別是兩棲類動(dòng)物，比如蠑螈。比起腔棘魚或彈涂魚的鰭，蠑螈的四肢雖然更為進(jìn)化，但并不如它們高效。

▲ 美西鈍口螈的白化個(gè)體。

蠑螈的四肢太短，如果想要用后肢向前邁一大步，它們必須橫向彎曲身體來完成這一動(dòng)作。蠑螈將一生中的大部分時(shí)間都花在了陸地上。

它躲在石頭下面，或者躲在潮濕的、布滿苔蘚的地方，捕食蠕蟲、蛞蝓和昆蟲。但它不能離開水太遠(yuǎn)，因?yàn)?/span>它的皮膚具有透水性，在干燥的空氣中，會(huì)很快失去體液而死亡。

它的肺相對(duì)簡(jiǎn)單，不能完全滿足身體對(duì)氧氣的需要，所以和彈涂魚一樣，它依靠濕潤(rùn)的皮膚來吸收補(bǔ)充氧氣。這兩項(xiàng)需求都將它和其他大多數(shù)兩棲動(dòng)物限制在了潮濕的地方。

▲ 產(chǎn)于日本的紅腹蠑螈。圖/Wikipedia

但是，還有第三個(gè)需求將它困在水邊：它的卵和魚卵一樣，沒有防水的外殼，所以在繁殖的時(shí)候，它必須為自己的卵找到水。

在繁殖季節(jié)的水生階段，蠑螈變得很像魚類。它劃動(dòng)身體兩側(cè)的四肢，彎曲身體并拍打尾巴游動(dòng)著。在求偶時(shí)，有些物種的雄性像許多魚類那樣，背部長(zhǎng)出顏色鮮艷的肉冠，像背鰭一樣。

雌性蠑螈產(chǎn)下大量的卵，每一枚卵分別附著在水生植物的葉子上。當(dāng)幼崽孵化時(shí)，它們甚至比自己的父母更像魚類，因?yàn)樗鼈儧]有腿，也不是用肺呼吸，而是用羽狀外鰓呼吸，肺則將在以后發(fā)育。

▲ 歐非肋突螈在水底。圖/Wikipedia

有的兩棲動(dòng)物已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地回歸水生生活，比如斑泥螈。它既有鰓又有肺，在溪流底部的巢穴里產(chǎn)卵，一生都生活在水中。

一些蠑螈在返祖之路上甚至走得更遠(yuǎn)，進(jìn)一步回歸像魚一樣的生活方式。它們似乎不僅失去了肺，還失去了四肢。鰻螈是一種來自美國(guó)南部、長(zhǎng)約1米的兩棲動(dòng)物，它已經(jīng)完全失去了后肢，前肢不僅大大縮小，而且沒有了硬骨，只有軟骨，所以它的四肢在運(yùn)動(dòng)中沒有實(shí)際作用。

▲ 舊金山的小鰻螈。圖/Wikipedia

與它來自同一產(chǎn)地的兩棲鯢，雖然還保留著四肢，但是它的四肢非常瘦小，必須要非常仔細(xì)地觀察，才能發(fā)現(xiàn)它們。事實(shí)上，由于兩棲鯢看起來太像一條魚了，所以在當(dāng)?shù)乇环Q為剛果鰻魚。

可見，無論是面對(duì)什么樣的環(huán)境，生命總會(huì)尋找出路。這就是適者生存的智慧，在物競(jìng)天擇的殘酷進(jìn)化中，一代又一代地傳承下來。

(部分內(nèi)容來源于《生命的進(jìn)化》)