我們很容易認(rèn)為生物演化是一個(gè)簡單的線性過程，但有些發(fā)現(xiàn)會提醒我們，生命之樹擁有諸多復(fù)雜的枝杈。

撰文 | 二七

審校 | clefable

最近兩年，一種看起來奇奇怪怪的古生物再次走進(jìn)了人們的視野中。它的走紅是因?yàn)橐粡垼ɑ蛘邞?yīng)該說是一類）梗圖：畫面中央是一個(gè)長相類似魚和鱷魚混合體的生物，圖片四周是拿著棍棒、長矛或是槍械的人，人們叫喊著“滾回水里去！”。

表情包示意（原圖來源：Zina Deretsky；制圖：二七）

想要理解這張梗圖的意思，需要具備一些生物演化的背景知識。圖中這個(gè)“似魚非魚、似螈非螈”的生物名為提克塔利克魚，它展現(xiàn)了從魚到四足動(dòng)物演化的關(guān)鍵階段：它的胸鰭中，既有發(fā)達(dá)的長骨支撐著“手臂”，還演化出了靈活的腕關(guān)節(jié)。這說明它能夠用鰭將身體支撐在水底活動(dòng)，可能偶爾也會冒險(xiǎn)來到陸地上，邁出魚類登陸的關(guān)鍵一步。

現(xiàn)在我們就能理解這張梗圖的意思了：被搞得筋疲力盡的現(xiàn)代人希望能穿越時(shí)光，把提克塔利克魚趕回水中，終止魚到四足動(dòng)物的演化，來“從根本上”解決人類社會面臨的種種問題。

其實(shí)，提克塔利克魚的一種近親就是這樣做的：在演化出初步離開水體的能力后，這種生物打了“退堂鼓”，選擇回到安心與信賴的水中，而不是去陸上探險(xiǎn)。

長“胳膊”的魚

故事依然要從提克塔利克魚說起。2004年，美國芝加哥大學(xué)的尼爾·舒賓（Neil Shubin）和同事在加拿大北極圈內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的魚類化石，這就是羅氏提克塔利克魚（，簡稱為提克塔利克魚）。

作為一種生活在約3.8億年前的泥盆紀(jì)的魚類，它卻呈現(xiàn)出了非常接近四足動(dòng)物的形態(tài)。提克塔利克魚的胸鰭比當(dāng)時(shí)已知的任何化石魚類都更加先進(jìn)，它既有發(fā)達(dá)的長骨支撐“手臂”，還演化出了靈活的腕關(guān)節(jié)。提克塔利克魚的頭骨也非常獨(dú)特，擁有長而扁平的吻部和類似四足動(dòng)物的腦顱。

2006年，這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上，引發(fā)了極大的轟動(dòng)。從此之后，提克塔利克魚幾乎成了“從魚到螈”的代名詞，以至于當(dāng)人們試圖追溯當(dāng)下面臨的全球問題的“根源”時(shí)，一下子就選擇了它。

圖片來源：《環(huán)球科學(xué)》2021年6月刊；繪圖: 楚步瀾（Brian Choo）；制圖：埃米莉· S · 達(dá)姆斯特拉（Emily S. Damstra）

事實(shí)上，提克塔利克魚并不是舒賓那次北極圈之行的唯一收獲，就在發(fā)現(xiàn)提克塔利克魚化石的前幾天，舒賓和同事在大約1500米之外，曾發(fā)現(xiàn)過其他一些散落在巖石中的化石。

“在巖石表面，我們可以看到下頜的碎片，長約5厘米，長有尖牙。另外還有一些斑駁的白色的鱗片?！爆F(xiàn)任賓夕法尼亞州立大學(xué)副教授的托馬斯·斯圖爾特（Thomas Stewart）回憶道，他曾在舒賓的實(shí)驗(yàn)室工作，參與處理了這批野外考察采集的化石。

研究團(tuán)隊(duì)收集了好幾塊這樣的標(biāo)本，但回到實(shí)驗(yàn)室后，團(tuán)隊(duì)的注意力都放在了提克塔利克魚身上，這些標(biāo)本都放在了倉庫深處，等待著進(jìn)一步檢查。

斯圖爾特正在檢查化石標(biāo)本（圖片來源：Tom Stewart）

遺世之珠

2020年，在斯圖爾特和同事的努力下，這批化石“重見天日”。僅僅從外面的鱗片和下頜看來，這顯然是一種生活在水下，并且具有強(qiáng)大捕食能力的生物——或許就是某種和提克塔利克魚一樣的四足形類動(dòng)物。這引發(fā)了研究者看看巖石內(nèi)部藏著的化石的想法。

他們使用了最近古生物領(lǐng)域的“流行”技術(shù)——顯微CT掃描。這種方法利用X射線穿透巖石內(nèi)部，可以將密度不同的化石和巖石區(qū)分開來，從而在不破壞巖石的情況下，重現(xiàn)巖石內(nèi)埋藏的化石。

CT圖像顯示，這些巖石中包括了一條魚幾乎完整的胸鰭和上肢，尤其是保存了一根獨(dú)特的肱骨（對應(yīng)著我們上臂的骨骼）。起初，研究者以為這是一條幼年的提克塔利克魚，因?yàn)樗w型更小，大部分骨骼的差異也可以用“還沒有發(fā)育”來解釋。但這條魚的肱骨一下子將它和提克塔利克魚區(qū)別了開來。

“早期的四足形類動(dòng)物，比如提克塔利克，它的肱骨下側(cè)有一個(gè)突出的脊，一處很有辨識度的隆起——肌肉就附著在這里。就是這些骨骼特征告訴我們，這些四足動(dòng)物的祖先在上岸前就擁有了有力的鰭，或者也可以說手臂。”斯圖爾特介紹道。它們生活在湖泊和溪流的底部，用鰭（或手臂）支撐自己，最早的那些生活在水底，后來者逐漸走上了陸地。

奇基克塔尼魚（圖片中央）和比它大一圈的提克塔利克魚（圖片來源：Alex Boersma）

退堂鼓一級選手

在最近發(fā)表于《自然》的一篇論文中，斯圖爾特和同事正式介紹了這具新的化石。它被命名“奇基克塔尼魚”（），屬名來自因紐特語的Qikiqtaaluk，這是化石遺址所在地的名字。種名則是為了紀(jì)念已故的演化生物學(xué)家戴維·韋克（David Wake）。

奇基克塔尼魚的鰭和我們所見過的任何魚類或四足動(dòng)物都不一樣。與那些從未上過岸的魚類比起來，奇基克塔尼魚的鰭呈現(xiàn)出了完全不同的模式：它已經(jīng)長出了發(fā)達(dá)的肱骨（對應(yīng)我們上臂的骨骼）、橈骨和尺骨（對應(yīng)我們下臂的兩根骨骼），這說明它們似乎已經(jīng)經(jīng)歷了由鰭向四肢的演化過程，做好了登陸的準(zhǔn)備。

可是與正在努力上岸的四足形類動(dòng)物比起來，奇基克塔尼魚的鰭明顯缺乏力量：與提克塔利克魚比起來，它的肱骨變得更薄，形狀像個(gè)回旋鏢，也缺少肌肉能夠附著的部位。這樣薄弱的鰭很可能無法將它們的身體支撐起來，只能用來游泳。系統(tǒng)發(fā)育分析似乎也給出了類似的答案：在譜系樹上，奇基克塔尼魚與提克塔利克魚的親緣關(guān)系更近，屬于四足形類動(dòng)物。

只有一種猜測能最合理地解釋這樣矛盾的鰭：當(dāng)其他早期的四足動(dòng)物在水邊玩耍，試圖探索廣袤的陸地時(shí)，奇基克塔尼魚選擇了一條不同的路：它們曾試圖離開水中，但在中途轉(zhuǎn)了向，重新回到了水中生活。

“提克塔利克經(jīng)常被視為一種過渡動(dòng)物，因?yàn)槟愫苋菀自谒砩峡吹剿猩疥懙厣淖兓?。但我們知道，在演化過程中，事情并不總是那么簡單?！彼箞D爾特說，演化并不是一個(gè)簡單的線性過程，而是一棵復(fù)雜的大樹。在演化過程中，不同分支會朝著不同的方向前進(jìn)，有的能夠一路高歌演化至今，而另一些則會消失在生命歷史的長河中。

“奇基克塔尼魚展現(xiàn)了一段罕見的過程，”斯圖爾特說，從普遍意義上講，奇基克塔尼魚并不是一種“成功”的物種，但“它讓我們看到了那棵枝干虬結(jié)的生命之樹?！?/p>

相關(guān)論文：

https://www.nature.com/articles/nature04637

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04990-w

參考鏈接：

《環(huán)球科學(xué)》2021年6月刊P42-49

https://www.eurekalert.org/news-releases/958886

https://theconversation.com/meet-qikiqtania-a-fossil-fish-with-the-good-sense-to-stay-in-the-water-while-others-ventured-onto-land-186116

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來源：環(huán)球科學(xué)

編輯：荔枝果凍