泰國洞穴魚具四足類行走特徵,生命登陸研究大突破

作者 | 發布日期 2016 年 04 月 02 日 12:00 | 分類 生態保育 , 自然科學 follow us in feedly

在遠古時期生命只存在於海洋之中,並大約在三億多年前登上陸地,但演化上成功「登陸」的過程始終缺乏關鍵性的佐證,而這個問題近來出現了突破的可能。科學家在泰國發現一種盲眼的洞穴魚(Cryptotora thamicola)具有四足類動物的骨骼特徵,這項發現有助於解開魚類如何往陸地演化的謎團。




這種洞穴魚在 1985 年首度在泰國北部的洞穴內被發現,而且並未分布於其他地區。洞穴魚的主要以洞壁上的微生物和有機質為食,並能夠在瀑布下沿著洞壁向上攀行。泰國湄洲大學的生物學家 Apinun Suvarnaraksha 和紐澤西理工大學的 Daphne Soares 在泰國的洞穴中進行探勘,觀察並拍攝了這種洞穴魚的移動方式。Soares 博士與她的同事 Brooke E. Flammang 發現洞穴魚的行走方式和四足類動物的走路方式相當近似。為了進一步研究,Suvarnaraksha 博士則從泰國的博物館取得了洞穴魚的標本,並分析其骨骼結構。而在洞穴魚的骨骼構造上,科學家們的研究有了驚人的發現。

對魚類來說,要登上陸地首要的改變就是骨骼結構。魚類的骨骼構造主要由頭骨、支撐全身的脊椎骨和保護內臟的肋骨所構成,再搭配魚鰭等其他硬化的結構,組合成適合在水中游泳的流線型構造。但在陸地上沒有水的浮力可以抵銷重力,因此需要演化出較堅硬的骨架來支撐身體的重量,以及足以將身體撐離地面的構造。相較於魚的骨盆只是一對用來穩定腹鰭的小骨骼,四足類動物的骨盆具有連接後肢的重要功能,才能讓後肢能夠將身軀抬離地面。所以說,堅硬的骨架和足以支撐後肢的骨盆可謂是登陸的特徵之一。

cave fish computed microtomography scan

 ▲洞穴魚骨骼架構(圖片來源:《自然》期刊

相較於彈塗魚以胸鰭攀行或是躄魚在水中以胸鰭緩慢步行,洞穴魚的行走方式相當成熟,近似於蠑螈這類最早的四足類動物。科學家發現洞穴魚的骨盆具有和四足類動物相似的構造,和一般魚類比較起來發展更加成熟。在脊椎構造上,洞穴魚也比一般魚類更為堅硬。這些發現提供了魚類往陸上生存演化的重要線索。

此外,波蘭生痕化石的謎團也因為這項發現而有了合理的解釋。科學家過去在波蘭發現了有著生物四足行走足跡的生痕化石,這個化石的年份距今約四億年前,但目前發現最古老的四足類動物化石距今僅三億七千五百萬年前。這次的發現代表著這個生痕化石可能是一種擁有類似洞穴魚行走能力的魚類的足跡,而不是最早的四足類動物。

這次的研究發表於 2016 年 3 月,並刊登於著名的《自然》期刊上。

(首圖來源:《自然》期刊

相關連結

《自然》期刊

Researchers Find Fish That Walks the Way Land Vertebrates Do

兩界之間—-脊椎動物登陸的故事 

發表迴響