美刊：研究发现四足动物进化速度惊人

据美国《大众科学》月刊网站8月23日报道，从海洋到陆地，四足动物曾以惊人的速度进化。

报道称，所有陆地动物都是由四肢短胖、身体长长的水洼鱼类演变来的。在湿热的中泥盆纪，这些鱼的一个家族跟随植物和小虫的脚步登上陆地，成为第一批四条腿的脊椎动物。

报道还称，但3.9亿年前的化石记录十分稀少，科学家难以找到线索来弄清楚这些鱼类的身份或它们的进化方式。有关四足动物的最古老证据来自留在一块滩涂上的一系列足印，这些足印的历史刚好比最古老的四足动物化石早1500万年。

对这一化石记录的一项新分析周一发表在英国《自然·生态学与进化》杂志上。该分析显示，从地质学的尺度看，有关转变是在一眨眼的时间里发生的。但令人惊讶的是，该研究还发现，第一批四足动物登上陆地后，它们在陆上孤零零地生活了数百万年。

报道介绍，这项研究重建了早期四足动物的家谱。这一过程类似于病毒学家为记录新病毒的传播和变异而采用的做法。但生物学家利用的不是基因特征，而是化石的物理差异。

报道援引哈佛大学有机与进化生物学系的博士后研究员、领导建模工作的蒂亚戈·西梅斯的话称，他们还首次纳入了非化石的数据——就像这些脚印，以调整模型。

他说：“我们能够将每一种单一现象都合并进来。这些现象都是进化的一部分。这不仅包括物种之间如何相联系，还包括进化的速度，以及物种进化和灭绝的速度有多快的问题。”

研究发现，四足动物进化的速度快得不可思议，因为第一批四足动物与它们的始祖之间只有600万年的时间间隔。

进化树的一端是始祖鱼，从外表看，它基本上就像鱼。研究人员说，只有在骨架中，陆地生命的基本构成要素才变得明显。

报道称，哈佛大学有机与进化生物学系的进化生物学家斯蒂芬妮·皮尔斯说：“如果看它的鳍，你会说：'看吧，那里有肱骨。’如果看骨盆的背后，你还会看到股骨。”

由于以上情况，人们倾向于关注从鳍到四肢的转变。皮尔斯接着说：“但在骨架各处还发生了很多其他变化。它们的确都是一些复杂精细的特征，古生物学界以外的大多数人对它们不感兴趣。”

但这项研究发现，最快的变化发生在头部，新的陆地动物必须调整位于头部的眼睛、鼻子甚至下颌来适应水面以上的世界。

四足动物的眼睛从头部两侧移至顶部，同时口腔和鼻子之间出现了一条通道。它们长出了锁骨和脖子，这让它们有了更多的灵活性以便走动和环视四周。

四足动物的其他身体部位也在改变形态以对抗重力。皮尔斯说：“这并不是说颅骨进化得很快，而颅后部分进化得较慢。同鱼类亲属相比，四足动物整个身体的进化速度都很快。只是颅骨进化得甚至更快。”

报道称，尽管变化很激烈，但研究表明，早期四足动物的种类实际上并不多。

西梅斯解释说，自上世纪40年代以来，生物学家一直认为：“当你根据全新的环境改造你的身体时，变化会很快。”人们推测，由于动物为了适应其环境而迅速进化，它还会形成不同的体型，并最终形成新的物种。西梅斯说：“但我们发现的情况不是这样。”

报道指出，这有助于解释化石证据方面的空白。皮尔斯说：“让我有点难过的是，这项研究显示，物种太少了，以至于它们没能形成化石。”

为什么第一批四足动物没有发生分化还是一个新问题。不过，皮尔斯猜测，这可能只是因为它们突然过上了好日子。四足动物发现了一个新的适合它们的栖息地，这让它们在进化上产生了一些懈怠。