王原
脊椎動物包括魚類和各種四足動物,它們的身體里都有由一連串脊椎骨構(gòu)成的脊柱。我們?nèi)祟愐彩沁@個家族的成員。距今4億多年前,一些脊椎動物的頭骨中出現(xiàn)了上下頜(下頜就是我們常說的下巴),這標(biāo)志著脊椎動物由濾食性生活向更為主動的捕食性生活方式的過渡。
英國首相溫斯頓·丘吉爾曾經(jīng)說過:“動動下巴總好過動手?!彼孟掳瓦@個詞表達(dá)的是無休止的外交談判中的斗嘴。但是在遠(yuǎn)古的海洋中,直到4億多年前,所有脊椎動物都是無頜的,頜的出現(xiàn)開啟了全新的功能,特別是成功捕食的新紀(jì)元。
不同的脊椎動物用不同的方式使用它們的頜,有些用來咬穿獵物的喉嚨,有些用來切碎研磨植物,又或者從海水中過濾藻類。然而,頜的作用遠(yuǎn)不止這些,動物可以用它們的啃咬技能反抗捕食者,或者和同種的競爭者搏斗。
當(dāng)然,丘吉爾對于頜在語言交流方面的看法也毋庸置疑?!叭∈场⒎纯?、競爭、交流”,頜對于脊椎動物來說至關(guān)重要。這大概也是在現(xiàn)生的6.6萬種脊椎動物中,有頜的種類占了99.8%的原因吧!
脊椎動物最早出現(xiàn)在5億多年前的地球上,最初是沒有頜的?,F(xiàn)存的無頜脊椎動物的代表是七鰓鰻,這種鰻魚狀動物的嘴巴很像一個圓盤,里面長有細(xì)密的小齒。這種嘴巴能像吸盤一樣吸附在其他動物身上,然后用其中的小齒刮食寄主的血肉。
還有不少現(xiàn)生無頜類,它們用嘴巴在水底覓食腐爛的尸體。而在地史時期,一些化石無頜魚的口緣長著細(xì)小的骨片,用來在海床上鏟起碎片或從水中過濾碎渣;另外一些化石無頜魚,則在口腔內(nèi)部或喉內(nèi)長著經(jīng)過礦化的齒狀結(jié)構(gòu)。顯然,無論是現(xiàn)生還是化石無頜類,都已擁有了多樣的、成功的進(jìn)食機(jī)制。
直到距今4億多年前的志留紀(jì)時期,地球上出現(xiàn)了一類叫作盾皮魚的動物,它們擁有了上下頜骨,從而具有了更廣泛的食譜以及無頜類所沒有的攝食技術(shù)。盾皮魚類中最著名的代表是鄧氏魚,這種體長6米的巨無霸生活在距今約3.6億年前的海洋中,它那強(qiáng)壯的、鍘刀狀的頜骨是所有動物的噩夢,連那個時期的鯊魚都會成為它的點(diǎn)心。鄧氏魚捕食時,會在1秒內(nèi)快速打開上下頜,從而產(chǎn)生巨大的吸力,將獵物吸入嘴中,然后它會閉合口部,用刀刃狀的頜骨切斷獵物,而此刻其后方齒板的咬合力,竟然能達(dá)到驚人的5300N(約540千克力)。
全頜魚則是中國科學(xué)家在云南志留紀(jì)地層中的新發(fā)現(xiàn)。這種魚擁有盾皮魚類的身體形態(tài),但卻演化出了硬骨魚類的典型頜部結(jié)構(gòu),是介于這兩大類群之間的過渡型生物。而人類的頜骨(包括下巴)結(jié)構(gòu),可以一直追溯到這種遠(yuǎn)古魚類的嘴巴上。
頜的出現(xiàn)是脊椎動物演化歷史中一次重大的事件。美國著名古魚類學(xué)家約翰·梅茲曾經(jīng)說過:“如果沒有頜,生命將真的是不可想象:沒有它,巨大的噬人鯊、兇殘的恐龍、猙獰的劍齒虎和喋喋不休的人類都將大不相同。頜的起源可能是脊椎動物進(jìn)化史上最為重要和意義深遠(yuǎn)的一次事件?!?/p>
然而,頜的起源并非一蹴而就。其實,在史前無頜脊椎動物體內(nèi),就已經(jīng)建立了頜骨起源的基礎(chǔ)。中國浙江發(fā)現(xiàn)的化石無頜類—曙魚,就是反映這一過程的重要代表。它是一種生活在4.3億年前海洋中的盔甲魚類??茖W(xué)家通過同步輻射掃描技術(shù)研究了曙魚的頭骨,發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)擁有了各自獨(dú)立的垂體管和成對的鼻囊,而這些是有頜脊椎動物的典型特征。由此可見,在曙魚中已經(jīng)孕育了頜骨起源的基礎(chǔ)。
延伸閱讀:上下頜的演化
關(guān)于上下頜具體是如何演化來的,目前還存在不同意見。經(jīng)典理論認(rèn)為,上下頜是由前部的鰓弓發(fā)生形態(tài)變化而形成的,其中第二對鰓弓是構(gòu)成上下頜的主體;也有人提出“通氣理論”,認(rèn)為上下頜最初是為了呼吸演化而來,其后才演化出攝食的功能;最后的“異位理論”是建立在發(fā)育遺傳學(xué)證據(jù)上的,認(rèn)為有頜類的上下頜最初由神經(jīng)嵴處的細(xì)胞發(fā)育而來,與無頜類的唇區(qū)來源是不同的。endprint