“從魚到人”有了關鍵證據！四億年前，我們的祖先爬上了陸地
中國科學家重磅發現，證實人類是從魚進化來的。新聞一出，瞬間衝上熱搜，很多網友表示：“一覺醒來，我們的祖先竟然變成了魚。”
近期，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊在重慶、貴州等地誌留紀早期距今約4。4億年的地層中發現“重慶特異埋藏化石庫”和“貴州石阡化石庫”，增添了我國又一個世界級的特異埋藏化石庫，填補了全球志留紀早期有頜類化石記錄的空白，首次為有頜類的崛起與最早期輻射分化提供確切證據。團隊採用新技術新方法對這些魚類化石開展了詳細研究，在有頜類最早期分化、重要器官和身體構型演化等重要科學問題的探索中取得新進展，重新整理了傳統認知。
英國《自然》雜誌於9月29日以封面文章形式同期發表團隊的4篇學術論文。圖中為最新發現的5種志留紀古魚新屬種的三維藝術復原，從上到下分別為蠕紋沈氏棘魚（Shenacanthus vermiformis）、新塑梵淨山魚（Fanjingshania renovata）、雙列黔齒魚（Qianodus duplicis）、靈動土家魚（Tujiaaspis vividus）和奇蹟秀山魚（Xiushanosteus mirabilis）
團隊公開證實，人類是從魚進化而來的，從魚到人需要近5億年的進化過程，先後經歷了最早的無頜類演化變成有頜類、肉鰭魚類，之後登上陸地變成兩棲類和哺乳動物，最終演化成人類這樣一個漫長的過程。《自然》雜誌於9月29日以封面文章形式同期發表團隊的4篇學術論文，集中報道了這批有關有頜類起源與最早期演化的研究成果。
早在四億年前，有一條古魚偶然爬上了陸地，卻因此改寫了人類的進化史。這條幹了“驚天動地”大事的魚到底長什麼樣？四億年前的古魚類，有可能到現在還存在嗎？它們背後龐大的“古魚王國”和我們人類又有什麼關係？中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員盧靜曾在第753期首都科學講堂中作了《古魚探秘——四億年前，我們的祖先爬上了陸地》講座，為大家講述“古魚王國”及背後的故事。一起來學習一下~
01
變成硬骨魚的盾皮魚
4億年前，曾有一種非常特別的早期脊椎動物盾皮魚出現，其最著名的物種是恐魚（鄧氏魚）。它身長能達10米，長著恐怖的大尖牙。在過去很長一段時間，大家都認為像恐魚這種盾皮魚類和人類、硬骨魚類及一些有頜魚類的演化是完全沒有關係的，它只是一類早已滅絕的演化旁支。直到全頜魚和麒麟魚被發現，人類才意識到實際上盾皮魚和人類演化是有聯絡的。
牙齒的出現是生物非常重要的演化特徵。盾皮魚類沒有像人類那樣的槽生齒，也沒有人類的上頜和下頜的膜質骨結構。盾皮魚類沒有真正的牙齒，比如鄧氏魚的“尖牙”實際上是上頜的一塊骨骼，形成了一個類似刀片的結構，這種不是真正的牙齒，從功能上可能更像鳥的喙。
過去，研究者們以此判斷盾皮魚是演化中的旁支。直到在全頜魚和麒麟魚化石中發現，它們的嘴部出現了與硬骨魚上頜和下頜骨同源的膜質骨結構，從而拓展更新了我們對盾皮魚類的認識。
這說明，有一支全頜魚和麒麟魚這樣的盾皮魚類演化出了具有邊緣膜質骨的上下頜，而這個結構實際上就是後來硬骨魚類的頜骨，也是人類上下頜的雛形。從這個意義上來看，盾皮魚類中的全頜魚和麒麟魚這一支和硬骨魚類的起源產生了直接聯絡。
在早期有頜魚類的演化程序中，盾皮魚類不再是身處旁支，而是身處“C位”，代表了人類祖先型別的一個階段。這兩塊全頜魚和麒麟魚的化石不但為盾皮魚類的地位正名，更為硬骨魚以及我們自己的上下頜骨骼的起源，提供了直接的化石證據。
02
從四億年前游到現代的魚
我們現在瞭解到，盾皮魚類中的一支最後演化成為了現生的硬骨魚類。那硬骨魚類到底是什麼，什麼魚是硬骨魚？簡而言之，硬骨魚身上的骨頭非常堅硬，這一概念是相對鯊魚這種身上沒有任何鈣化的硬骨的軟骨魚類而言的。
那麼硬骨魚和我們人類又有什麼關係？實際上，98%的脊椎動物都屬於硬骨魚類。硬骨魚類可以分成兩支，第一支叫做輻鰭魚類，目前我們能見到的現生輻鰭魚包括常見的青、草、鰱、鱅四大家魚，以及一些在水族館裡的魚類。另一支硬骨魚類是肉鰭魚類，這一支我們不常見，但是和人類的關係是非常密切的——正是肉鰭魚類中的一支最後爬上了陸地，變成了四足動物。
肉鰭魚的魚鰭肉鼓鼓的，看起來充滿力量，這是因為它的魚鰭中有內骨骼，這種內骨骼就是人類手臂和腿的雛形。正因為先出現了這種具有內骨骼的肉鰭，才能支撐起足夠的體重，才為四足動物爬上陸地提供了先決條件。
那麼，到底哪種現存的肉鰭魚和人類的關係更近呢？隨著越來越多形態解剖學的證據以及分子生物學等證據出現，科學家發現，肺魚是現存的與四足動物之間的親緣關係最近的魚類。
當然，4億年前就已經出現的空棘魚在整個演化中也是非常重要的一支。不過，過去人們曾廣泛認為，空棘魚和恐龍一起在6500萬年前就滅絕了。直到1938年，在南非東倫敦港有了一個驚人的發現：在這個地方，人們重新發現了還活著的空棘魚——拉蒂邁魚。
據推測，全球現在還活著的拉蒂邁魚數量推測只有500條。它是一個非常瀕危的物種，一旦離開深海，就會因為無法適應壓力而很快死去，所以人類目前也無法用人工手段對它進行養殖。
它的形態已有4億年沒有發生大的改變了，這是一條從4億年前游到現在的魚。當看這條魚的時候，你會感受到，4億年的時間長河好像凝滯在它的身上。直到今天，全球很多科學家、魚類學家、古生物學家、演化學家依然對拉蒂邁魚研究充滿濃厚的興趣。因為拉蒂邁魚一直保留著4億年前我們祖先的樣子，身體外形幾乎沒有發生任何改變。這為人類研究我們最早祖先的模樣，提供了非常重要的證據和資訊。
03
變成四足動物的祖先魚
除了拉蒂邁魚以外，另外一種從4億年前活到現在的肉鰭魚類代表是肺魚。說到肺魚，就不得不提到張彌曼院士。2018年，聯合國教科文組織授予她“世界傑出女科學家獎”以表彰她開創性的工作：為水生脊椎動物向陸生動物演化過程提供了化石證據。
1981年，張彌曼院士在讀博士期間，對2釐米多的化石魚腦顱使用當時前沿的連續磨片法，鑑定出一種全新的肉鰭魚類化石，她給這條魚起名為“楊氏魚”。
隨後，張彌曼發現，楊氏魚只有一對外鼻孔，沒有內鼻孔。
當時學術界普遍認為，包括人類在內的所有四足動物（陸地上所有脊椎動物、鳥類、海洋哺乳動物）都是從總鰭魚類演化來的，這類魚因為有和外鼻孔相連的內鼻孔，所以可以像今天的陸地動物一樣呼吸空氣。
因此張彌曼的發現否定了總鰭魚類具有內鼻孔的說法，也意味著以楊氏魚為代表的肺魚這一支，儘管與四足動物關係很近，但並不是我們的直接祖先。和四足動物起源直接相關的魚類，還需要繼續尋找。
我們團隊對一件在雲南昭通發現的4億年前、指甲蓋大小的一個化石腦顱進行了CT掃描和重建研究，獲得了它腦顱的顱內模，也就是腦腔的資訊。這種魚叫“奇異東生魚”，是一條非常小的魚，它的腦顱其實是最早四足動物支系化石的代表。
我們發現在它腦部垂體的前端，有一對舌頭樣的盲凸。我們對比了所有的化石魚類和現生魚類，都沒有發現有類似的結構。直到透過查閱大量文獻書籍之後，終於在墨西哥鈍口螈（一種原始的有尾兩棲類生物）中發現了類似結構，也就是腺垂體結節部，這是調節四季、晝夜節律等的腦垂體結構，是適應淺水和陸地生活的重要器官。
這個功能在陸生脊椎動物中非常重要，因為魚類一旦上了陸地，就會比在水中更大程度地受到晝夜節律和四季變化的影響。這個發現說明，在4億年前的東生魚的腦顱裡，已經具備並且形成了一些和四足動物登陸相關的重要特徵。
實際上，四足動物登陸大概可以分成三個階段。第一階段，和空棘魚、楊氏魚等其他的肉鰭魚類很相似的四足形類肉鰭魚類出現。第二階段是一個過渡階段，在四足形類中出現了著名的真掌鰭魚這類的魚，它們已經展現出很多和四足動物相關的特徵，非常適應淺水生活，但身體還是魚形結構。然後到了第三階段，就出現了希望螈類，包括北極圈發現的提克塔利克魚、潘氏魚等，它們的外形與最早的四足動物基本上沒有太大區別了，只是還不具有帶趾的四肢。它們可能主要還是在水裡生活，偶爾短暫地跳到陸地上去。希望螈最後爬上了陸地，演化出了魚石螈那樣真正的四足動物。
現在我們知道，最早的肉鰭魚類和最早的四足形類肉鰭魚化石都是在中國華南發現的。之後它們擴散到了全球各個地方，完成了第二和第三階段的登陸。所以說，人類的整個“尋祖之旅”其實是一個非常漫長的過程。我們只能用尋找到的化石碎片一點一點地把從水中到陸地的這一段演化歷程拼湊出來，這個過程非常艱難，但也非常有意義。
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首都科學講堂 | 第753期：古魚探秘——四億年前，我們的祖先爬上了陸地首都科學講堂由北京市科學技術協會主辦，以“解讀科學精神”為主線，以“當今科學熱點”為話題，邀請中外著名科學家面向公眾宣傳科學思想、解讀科技熱點、普及科學知識、引導健康生活。自2007年開辦以來，已累計舉辦700餘期，先後有200多位院士、重大專案首席科學家進行專場科普演講。2020年啟動了線上直播，線上聽眾累計突破5000萬人次。想線上瞭解收看，可以關注“北京科協”微信公眾號~
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原標題：《“從魚到人”有了關鍵證據！四億年前，我們的祖先爬上了陸地》
