大美科技馆 |假期去哪？寻找长了四条腿的“鱼”

大美科学 2019-12-17

　　最早登陆的四足动物是谁

　　在大西洋的北面，靠近北冰洋的地方，有一个巨大的冰雪覆盖的岛屿，它就是世界第一大岛——格陵兰岛。4500年前，生活在北极圈的人类就已经涉足此地，如今它是丹麦王国的海外领地。我们今天要讲的，却不是北极圈因纽特人的故事，而是生命演化史上一个重大的发现，最早登陆的四足动物——鱼石螈。

　　本期我们带领大家走进中国古动物馆，一起寻找鱼石螈的化石标本，看看长了四条腿的“鱼”。

　　丹麦漫画中的鱼石螈

　　（来源：茨比耐克·罗杰克 Zbynek Roček）

　　鱼石螈（Ichthyostega）名字的原意是“鱼的顶”，因为它的头骨顶部形态与肉鳍鱼相似。鱼石螈的体长约1米，体表有细小的鳞片，还有一条鱼形的尾；但它已经长出了四肢，头部能灵活活动，拥有在陆地上行走的能力。它的肋骨也很粗壮膨大，推测能在陆地上协助支撑笨重的身体。拥有这样的过渡形态，难怪鱼石螈会被丹麦人戏称为“长了四条腿的鱼”。

　　史氏鱼石螈的头骨化石

　　（摄影：茨比耐克·罗杰克Zbynek Roček）

　　鱼石螈：长了四条腿的“鱼”

　　最新研究显示，鱼石螈在陆地上只能用两个前肢同时翻动，带动身体、拖着“没用的”后腿和尾巴，笨拙地爬行，就像现代的弹涂鱼那样。有趣的是，鱼石螈还具有多趾现象——它的后肢有7个脚趾（前肢未知），而不是四足动物中常见的5个。五趾型四肢是在鱼石螈之后才演化出来的。鱼石螈一般生活在淡水沼泽地带，脚上有蹼，推测它在水中生活的时间多于在陆地上的，而且行动更为自由，只是偶尔才登陆“走”两步。脑补一下这个场面：一个肥胖的7趾怪螈，拖着后腿在岸上蹒跚而行。这和传统观点中的“最早的陆地征服者”的光辉形象大相径庭！然而，这是鱼石螈的一小步，却是脊椎动物演化的一大步。陆地上的生物面貌从此将大不相同！

　　鱼石螈登陆生态复原图

　　（绘图：李荣山）

　　鱼石螈的常识

　　中国有句俗语称“如鱼得水”。但在英语中有一句相反的话叫“如鱼离水”（fish out of water），用来形容身处陌生环境的人。这句话用来形容3亿多年前首次登上陆地的鱼真是再恰当不过了。当一条典型的鱼离开水时，它不仅不能用鳃呼吸，也不能摆动鳍和尾移动身体，甚至不能撑起身体抵抗重力。

　　但它为什么还要爬上陆地呢？外部环境是个因素，当时正是地球造山运动的重要时期，大片陆地从海中升起，伴随出现了河流、湖泊、沼泽等淡水环境，为脊椎动物登陆提供了基础。当然也有生物自身的原因：任何能够涉足陆地的脊椎动物，哪怕仅仅是短暂的登陆，都能得到相应的奖赏，比如享用已经提前在陆地环境栖息的节肢动物和蠕虫，或者临时逃避水生捕食者的追杀。最后是主角登场，具有“创新精神”的鱼石螈迈出了它在陆地上的第一步。