●潤(rùn)語(yǔ) 編

人類(lèi)是從古猿進(jìn)化而來(lái)，這是現(xiàn)代科學(xué)界普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)。但除這一觀點(diǎn)之外，還有一部分科學(xué)家認(rèn)為，人類(lèi)的祖先是魚(yú)。

在科學(xué)家看來(lái)，地球上所有的哺乳動(dòng)物的共同祖先是合弓動(dòng)物，作為爬行動(dòng)物的一個(gè)類(lèi)群，最初它們也是從水里出來(lái)的兩棲類(lèi)的后代，再往前推算，兩棲類(lèi)動(dòng)物又是由肉鰭魚(yú)類(lèi)進(jìn)化而來(lái)的。也許，人類(lèi)在某些方面還真的帶有魚(yú)的特點(diǎn)?？茖W(xué)家首證：人類(lèi)中耳由魚(yú)鰓演變而來(lái)。

人類(lèi)的中耳

底棲魚(yú)類(lèi)的噴水孔

人能夠擁有如此靈敏的聽(tīng)力，是因?yàn)橛兄卸拇嬖?，中耳處于?nèi)外耳之間，是聲波傳導(dǎo)的主要部分。中耳的主要組成部分是鼓室、咽鼓管、乳突竇和乳突小房，其中鼓室是最重要的部分，并且還包含3塊聽(tīng)小骨。而咽鼓管就是連接鼓室和鼻咽部的管道，一般情況下咽口和其中的軟骨部都處于閉合狀態(tài)。只有在進(jìn)行吞咽、打哈欠和唱歌等類(lèi)似的活動(dòng)時(shí)，才會(huì)打開(kāi)讓空氣進(jìn)去，保持鼓膜兩側(cè)壓力的平衡，這樣就可以維持鼓膜正常的振動(dòng)。而在此次的研究發(fā)現(xiàn)中，科學(xué)家就從遠(yuǎn)古魚(yú)類(lèi)的演化殘跡里，發(fā)現(xiàn)了咽鼓管和中耳的聯(lián)系。

魚(yú)類(lèi)的噴水孔

事實(shí)上，早在幾個(gè)世紀(jì)之前，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了魚(yú)類(lèi)和現(xiàn)代物種之間具有密切聯(lián)系。

甚至早前就有充分的胚胎和化石證據(jù)表明，人類(lèi)中耳由魚(yú)類(lèi)的噴水孔演化而來(lái)。但是經(jīng)過(guò)百余年的研究，科學(xué)家們始終沒(méi)有找到噴水孔從何而來(lái)的答案。

大家可能要問(wèn)，噴水孔不是一些魚(yú)類(lèi)用來(lái)呼吸的器官嗎，和人類(lèi)的中耳又有什么關(guān)系？我們先來(lái)看看噴水孔對(duì)魚(yú)類(lèi)的重要性。

多鰭魚(yú)

在現(xiàn)生的底棲軟骨魚(yú)中，它們沒(méi)有骨質(zhì)的鰓蓋，所以無(wú)法通過(guò)口腔與鰓蓋交替開(kāi)閉完成呼吸。比如角鯊、鏟鼻鯊和犁頭鯊等。它們需要從海底沙子中獲得食物，甚至有些還經(jīng)常藏在海底的沙子中捕獲獵物。這個(gè)時(shí)候，它們既沒(méi)有辦法用口腔呼吸，也沒(méi)有辦法像大白鯊等進(jìn)行沖擊呼吸，于是它們就會(huì)使用眼睛后面的噴水孔呼吸。而噴水孔內(nèi)部有頜弓、舌弓以及位于二者之間的舌頜囊，三者共同作用下，使得噴水孔具有吸水或吸進(jìn)空氣的作用。所以噴水孔對(duì)于這些底棲魚(yú)類(lèi)十分重要，它們甚至在進(jìn)食的時(shí)候都可以呼吸。其中多鰭魚(yú)就是現(xiàn)今所有魚(yú)類(lèi)中，使用噴水孔進(jìn)行呼吸最得心應(yīng)手的一種原始魚(yú)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)魚(yú)缸被罩住時(shí)，多鰭魚(yú)吸入的空氣中，有93%來(lái)自噴水孔，當(dāng)把罩子取下之后，只有40%左右的空氣來(lái)自噴水孔。

而實(shí)際上，關(guān)于爬行動(dòng)物、哺乳動(dòng)物由魚(yú)演化而來(lái)的研究中，證據(jù)都指向多鰭魚(yú)?？茖W(xué)家杰弗里·圣西蘭在1789年第一次發(fā)現(xiàn)這種魚(yú)的存在，經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)多鰭魚(yú)鰭條中只有一根中軸骨。由此圣西蘭還建立了魚(yú)到哺乳動(dòng)物比較解剖的序列，最早將魚(yú)和四足動(dòng)物，以及人類(lèi)聯(lián)系在一起。

化石立大功

在這些研究中，科學(xué)家們通過(guò)化石，發(fā)現(xiàn)了人類(lèi)器官演化和魚(yú)類(lèi)器官的關(guān)系。國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《生態(tài)和演化前沿》發(fā)表的最新研究成果，也首次解釋了人類(lèi)中耳由魚(yú)鰓演變而來(lái)。其中論文的第一、第二作者分別是中國(guó)科學(xué)院研究員蓋志琨和中國(guó)科學(xué)院院士朱敏。

這些化石，是科學(xué)家近20年來(lái)，先后在浙江長(zhǎng)興、云南曲靖找到的，分別是4億多年前的曙魚(yú)和第一鰓囊中完整保存鰓絲印痕的寬甲魚(yú)化石。

曙魚(yú)化石提供關(guān)鍵證據(jù)

曙魚(yú)化石是一種最為原始的真盔甲魚(yú)化石，屬于具有三維立體軟骨腦顱保護(hù)的珍貴樣本，盡管只有人的指甲蓋那么大。

中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，將這些化石拿到瑞士蘇黎世的瑞士光源，進(jìn)行無(wú)損掃描。隨后應(yīng)用三維重建軟件對(duì)曙魚(yú)的腦顱進(jìn)行三維虛擬復(fù)原，幾乎重現(xiàn)了曙魚(yú)所有腦區(qū)、感覺(jué)器官及頭部神經(jīng)與血管的通道。整個(gè)復(fù)原過(guò)程歷時(shí)五年，結(jié)果讓科學(xué)家們十分驚訝。

其中最重要的一點(diǎn)，就是在曙魚(yú)腦神經(jīng)的精準(zhǔn)復(fù)原中，發(fā)現(xiàn)了第一鰓囊的存在，并沒(méi)有得到其中是否有鰓絲的證據(jù)。這些化石為解開(kāi)脊椎動(dòng)物頜的起源提供了關(guān)鍵證據(jù)，也為解開(kāi)噴水孔的起源立下了汗馬功勞。

發(fā)現(xiàn)于浙江長(zhǎng)興的4.38億年前的曙魚(yú)腦顱化石

發(fā)現(xiàn)于云南曲靖的4.1億年前的寬甲魚(yú)化石，保存了鰓絲的結(jié)構(gòu)。

第一鰓囊中的鰓絲證據(jù)

得到如此有力的證據(jù)后，為了進(jìn)一步探索最后的謎底，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始前往云南曲靖早泥盆世地層，開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的化石發(fā)掘。云南曲靖地處云貴高原，曾經(jīng)在志留紀(jì)到泥盆紀(jì)時(shí)期出現(xiàn)過(guò)海洋，因此這里素有“古魚(yú)王國(guó)”和“4億年前人類(lèi)遠(yuǎn)祖發(fā)源地”之稱(chēng)。終于在2017年，國(guó)家重大水利工程在曲靖面店水庫(kù)附近，挖掘出了大量的西山組深灰色粉砂巖。而第一個(gè)完整保存鰓絲印痕的寬甲魚(yú)化石材料，就是從這些砂巖中找到的。該化石進(jìn)一步證明了盔甲魚(yú)眼睛后的第一鰓囊，擁有具有正常呼吸功能的鰓，并且可以通過(guò)鰓絲進(jìn)行氧氣交換。從而證明了魚(yú)類(lèi)等脊椎動(dòng)物的噴水孔起源于退化的鰓，也就是說(shuō)，人類(lèi)的中耳就是從魚(yú)鰓演變而來(lái)的。

魚(yú)鰓如何演變成中耳

那么噴水孔究竟是如何一步一步從呼吸器官演變成聽(tīng)力器官的呢？研究團(tuán)隊(duì)為我們構(gòu)建了噴水孔從硬骨魚(yú)向四足動(dòng)物的演化歷程，并由此建立了噴水孔從無(wú)頜類(lèi)的鰓到人類(lèi)中耳的演化序列。

目前現(xiàn)生的硬骨魚(yú)中，已經(jīng)有99%的真骨魚(yú)類(lèi)在演變的過(guò)程中把噴水孔丟失了，只有少數(shù)最原始的種群，比如前面提到的多鰭魚(yú)還存在。在現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)可以表明，早期硬骨魚(yú)類(lèi)在水中可以用噴水孔和嘴進(jìn)行呼吸。

魚(yú)類(lèi)演化為四足動(dòng)物

當(dāng)?shù)谝慌怫掫~(yú)類(lèi)向四足動(dòng)物演化的時(shí)候，它們的噴水孔可以幫助其離開(kāi)水域，并在登上陸地后，為呼吸空氣進(jìn)行一種預(yù)適應(yīng)。

隨后在2004年，科學(xué)家朱敏在對(duì)云南曲靖發(fā)現(xiàn)的一種最原始的四足形魚(yú)類(lèi)——肯氏魚(yú)化石的研究中，發(fā)現(xiàn)他們的上頜骨和前頜骨裂開(kāi)，重新組合后，最終發(fā)現(xiàn)魚(yú)類(lèi)的外鼻孔經(jīng)過(guò)斷裂帶深入口腔后形成內(nèi)鼻孔。

在這之后，魚(yú)類(lèi)才真的開(kāi)始用鼻孔呼吸，而此時(shí)噴水孔呼吸的作用逐漸下降。隨著不斷對(duì)陸地環(huán)境的適應(yīng)，四足動(dòng)物不得不發(fā)展新的感官。于是它們開(kāi)始對(duì)自己的噴水孔進(jìn)行修飾，使之逐漸演化成中耳腔，也就是鼓膜室。隨后舌頜骨和相連的方骨和關(guān)節(jié)骨，也開(kāi)始逐漸變小，最終進(jìn)入中耳。這就是在中耳中發(fā)揮巨大作用的三塊聽(tīng)小骨——鐙骨、錘骨和砧骨。最后這些器官不斷優(yōu)化，四足動(dòng)物不斷演化，才最終形成了人類(lèi)現(xiàn)在的中耳。

盡管我們可能覺(jué)得咽鼓管的功能并沒(méi)有很大，但是它曾經(jīng)是魚(yú)類(lèi)重要的呼吸通道，也側(cè)面說(shuō)明了噴水孔從呼吸器官逐漸演變?yōu)槁?tīng)覺(jué)器官的神奇之處。由此可見(jiàn)，生物的演變真是一個(gè)奇妙的過(guò)程。