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兩界之間—脊椎動物登陸的故事
魚石螈生態想像圖
魚石螈生態想像圖

文/劉藍玉.圖/Ted Daeschler、Nobu Tamura、Ryan Somma、維基百科

若問起古生物學上的熠熠巨星,恐怕非始祖鳥莫屬,因為牠是證明爬蟲類和鳥類之間關係的第一件標本。不過跟飛上天的努力比起來,從水域環境中登上陸地絕對更值得稱道。

水和空氣是兩種成分完全不同的介質,為了從水中登上陸地,不僅眼睛要適應不同的光線折射角度,嗅覺和味覺接受器要做調整,就連聲波在兩種介質中的傳送速率都不同。水的浮力幾乎可以抵銷掉重力,因此水生脊椎動物通常不需要發展出對抗重力的骨架,只需要專心解決運動效率的問題。但是脊椎動物一旦登陸,重力就成為牠們第一個面對的問題。這些重重的難關,都讓「登陸」這件事一點也不輕鬆,其困難度恐怕比「飛天」還要高出幾倍。難怪提塔利克魚(Tiktaalik)面世後,會被大家視為跟始祖鳥一樣重要的演化象徵。

魚類的鰭通常都有鰭膜包覆。目前發現介於魚類和兩生類之間的化石物種有些仍然具有鰭膜,介於水陸兩界之間的提塔利克魚也仍具有鰭膜,鰭內並具有肩、肘與腕部的骨頭,而且可以完全對應到組成人類上臂、前臂及腕部的相同結構。之後的研究進一步發現,提塔利克魚沒有鰓蓋骨,換句話說,牠無法像一般的魚類靠鰓呼吸,得像陸生動物一樣,靠嘴巴呼吸。

提塔利克魚發掘的地點,很符合至今科學家對魚類登陸地點的描述,淺水灘或沼澤。但是最近在波蘭東南部聖十字山挖掘出來的生痕化石,卻很可能改寫魚類登陸的地點。聖十字山出土的生痕化石,不僅將魚類登陸的時間提早了許多,也證明了魚類是在鹹水的潟湖區登陸,而不是之前提過的淡水沼澤或河流沿岸。

在脊椎動物體內,Hox基因群控制了附肢發育的兩個階段;早期的發育階段和晚期確定附肢型式的階段。至於附肢到底會發育成哪種型式,目前科學家都相信很可能是受到物種的生存環境影響,也就是當生物的生存環境從深水域演變成淺水流,原來負責建造鰭的基因,就很可能會打造出可爬行的四肢。

提塔利克魚的出現,揭開了很多脊椎動物登陸的秘密,至於魚類到底是在什麼環境下登陸,是直接從鹹水登陸,還是從淡水登陸,則牽扯到生理上對淡水或鹹水的適應問題,留待未來更深入的研究來解答。

關鍵字:提塔利克魚、泥盆紀、登陸、四肢藍圖、基因密碼

(館訊第267期)........................................詳全文

 

 
 
 
 
 
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