「會走路的魚」助科學家們解開生物離開海洋之謎

滕斐 編譯

我們的祖先從水生過渡到陸生是進化史上的一個重要節點。早期的四足動物（有四肢的動物）不再浮於水中生活，必須克服重力才可以在陸地上步行。那早期的先驅者到底是如何進化出基本的行走能力的？這個問題長期以來都為科學家們所沉迷。

一些化石的發現已經告訴我們，脊椎動物怎樣以及何時進化出在陸地上行走所必需的身體特徵。但在生物學期刊《細胞》（Cell）上發表的一項新研究表明，陸地上行走所需要的神經迴路可能早在腿進化出來前就已經存在了。因為現今的陸生動物與魚類有著相同的神經迴路，所以它們最後的共同祖先——4.2億年前的一種古老的魚類——可能已經有了這種神經迴路並利用其在水下四處走動。

化石記錄表徵了魚類進化到陸生四足動物身體特徵的改變。在這些化石標本中，最具代表性之一的是提塔利克魚（Tiktaalik），這是一個約3.75億年前的「過渡期」化石。提塔利克魚具有特殊的意義，它雖保留了許多類似魚類的特徵，但也有腕骨，可以用前肢支撐身體。比提塔利克魚古老一些的化石沒有這種腕骨，一般都更像魚類；新一些的化石中則有更像四足動物的生物，有明顯的足趾和四肢。

蝟鰩

但美國紐約大學的一項新研究表明，魚類會步行不僅僅需要腿，事實上它們早就已經進化出了相關的神經迴路。研究者通過研究蝟鰩得出這一結論。蝟鰩是一種魚類，它可以通過移動後鰭沿著海床移動，很像我們步行時移動腿一樣，左右左右左右……

這些研究人員還發現，蝟鰩用來使鰭交替移動的神經迴路與小鼠和其他四足動物用來移動四肢的神經迴路是一樣的，並且它們所用的神經迴路由相似基因所控制。相同的迴路不可能進化兩次，這意味著四足動物和蝟鰩中相同的基因和神經通路在它們最後的共同祖先中就已經存在了，約在4.2億年前。這遠早於最早期的四足動物化石，也就是說，參與步行的神經迴路早在腿或腳出現之前的幾百萬年時就已經進化出來了。

鰩形目並不僅僅是現今仍舊存在的「會走路的魚」。事實上，不太適應離水生活的魚移動起來更像是步行，像一條腿放在另一條腿前面一樣行走。盲魚也會「走路」，它們用鰭在河床上行走，在瀑布中攀爬。還有肺魚，偶爾也可以在陸地上移動身體，而且似乎也會以相同的方式用鰭來推動自己在水中的沉積物表面前行。

科學家也正在研究現代魚類在沒有水提供浮力的情況下，它們在陸地上是如何移動的。進行這類研究最好是對經常在陸地上自如移動的魚類進行研究。比如彈塗魚，它們會用前肢作拐杖來推動身體前移。還有肺魚，以頭作為錨點，將身體的剩餘部分向前彈；有時會留下看上去像是足跡的印跡。

這一系列新的研究告訴我們，不管我們的化石記錄有多麼完整，它也只能告訴我們生物的形態或結構；而決定這個生物是什麼的遺傳特徵、神經特徵以及行為特徵才是從根本上決定了該生物體結構的特徵，現存生物之間的聯繫也可以像骨骼化石和足跡一樣，儘可能多地告訴世人我們祖先的故事。

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