鯨魚下海記：鯨魚和河馬是近親？

什麼？鯨魚和豬牛羊是表親？這完全違背我們的第一印象啊。筆者分子生物學專業出身，當年在研究某類免疫基因時，親自從藍鯨，虎鯨的基因組中鑒定出只屬於豬牛羊家族中的免疫基因。而且基因的排列順序都一致。這瞬間激發起了筆者對於生物奧秘的探索精神，在這裡也跟讀者分享筆者查到的關於鯨魚的演化過程。

偶蹄目－當今最為繁盛的哺乳動物

從分類上來說，豬牛羊包括駱駝，河馬，鹿都屬於偶蹄目。顧名思義就是他們都有偶數個腳趾，具體來說就是2 個（駱駝）或者4（豬）個腳趾，所以我們要記住我們常吃的豬蹄有4 個腳趾，前面兩個大的，後面兩個小的。不過也有報道說有種類型的豬的後腿退化成了3 個腳趾，筆者還未考證。

有偶蹄目，自然會有奇蹄目。奇蹄目種類比較少，只要記住兩種就行，一個是馬，一個是犀牛。研究表明奇蹄目以前也繁盛過一段時間，後來隨著氣候變化，陸地上出現了大片的草原，這時候偶蹄目強力的草料消化的胃顯示出了優勢，逐漸強佔奇蹄目的地盤。在記憶偶蹄目和奇蹄目的時候，我們可以把奇蹄目和奇貨聯繫起來。想想汗血寶馬和犀牛是多麼稀缺的東西。

鯨魚的祖先是一種陸生哺乳動物

鯨魚謂之魚，但和普通的魚類，比如鯊魚，是一點關係都沒有。這種論證就牽涉到進化生物學中的3類證據：生理解剖學證據，古生物學（化石）證據以及分子生物學證據。

從生理解剖學上，鯨魚符合哺乳動物的一切特徵（筆者在中學時期常背的）：恆溫，哺乳，胎生，用肺呼吸，表面有毛。表面有毛可以用下面這張圖片為證。

我們知道觀察現今的哺乳動物除了比如海獺，海豹，海象，海牛，儒艮（美人魚原型）生活在海中外，絕大多數生活在陸地上，根據共同祖先假說和最小進化原則，我們推測鯨魚的祖先很可能也是生活在陸地上。然而有沒有可能哺乳動物的祖先一部分生活在海中，一部分生活在陸地上。海中的哺乳動物演化成了現今的鯨魚以及其他的哺乳動物，而陸地上的哺乳動物分化成了現今的哺乳動物。換句話說，鯨魚根本就沒上岸過。這也就祭出古生物學的證據和分子生物學的證據。

了解古生物學的證據，我們只需要了解兩個人以及團隊的研究成果。一個是美國密歇根大學的Philip D.Gingerich（菲利普.金格里奇）教授和他的學生美國東北俄亥俄大學醫學院的 (漢斯·史文森)教授。

金格里奇教授

史文森教授

金格里奇教授首先發現了現今最古老的鯨魚的祖先巴基鯨，巴基鯨在70年代後期發現，發現地在巴基斯坦境內。這裡在5千萬年前是一片海洋——特提斯海（Tethys sea）。判斷巴基鯨是現今鯨魚的祖先的關鍵證據是其獨特的中耳結構，這種結構只存在於現今的水生鯨魚中。遺憾的是，巴基鯨只保留了一些頭部化石，完整的身體骨骼化石已經淹沒在歷史長河中。

80 年代，金格里奇教授的工作重心轉移到了埃及。在這裡，他發現了原始鯨魚完整的腳部化石，經過分析，科學家判定這些鯨魚很可能具有陸地行走能力。

90 年代，金格里奇教授的工作重心又重新回到了巴基斯坦，這裡他發現了早期鯨魚的踝關節結構，通過這個結構證明了早期鯨魚和現今的河馬的祖先親緣關係更近。至此，史文森構建出一個比較完整的鯨魚骨骼演化圖，從早期始新世一直到晚期始新世，鯨魚祖先的四肢逐漸退化，同時尾部增長，並能夠強有力的擺動。現如今，史文森的工作還在繼續，期待會有其它更重要的發現。

說完金格里奇教授的工作，我們來講講他的學生史文森教授的工作。史文森教授1989年畢業於美國密歇根大學，導師就是金格里奇教授。他的主要貢獻是發現了一具比較完整的原始鯨類骨骼化石

Indohyus，並命名為走鯨。關鍵的是，這個化石有比較完整的腿部化石，而之前金格里奇發現的化石都比較零碎。走鯨的發現相當於填補了這個空白。下面是走鯨的藝術照：有點像今天的鹿。

史文森的另一個重要貢獻是創新性地發現走鯨的腿的密度相當的高，如此高密度的骨骼使得走鯨像現今的河馬一樣能夠在水中自由行走，這也從另一方面證實了鯨魚祖先的半水棲生活。

所以從古生物學證據上來看，水生的鯨魚出現的時間比陸生的鯨魚更晚，所以我們斷定鯨魚的祖先很可能是在岸上的。

從分子生物學的證據來看，中科院院士張亞平在2000年的時候根據各種哺乳動物的分子學數據描繪出一個哺乳動物的進化樹，樹上清晰地表明了現今鯨魚和偶蹄目親緣關係更近，而在偶蹄目中，鯨魚和河馬的親緣關係更近。河馬是半水棲動物。我們也有理由相信鯨魚的祖先很可能也是半水棲的。

至此鯨魚下海的故事就這樣被我們描述出來。但是筆者還是想說一句，這故事很美麗，但是探索的過程還是挺不易的，這可能也是科學的一個特徵吧。

出品：科普中國

製作：teeth

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