有腿的魚？3.75億年前的魚化石揭開了進化的秘密

從一種可追溯到3.75億年前的魚類化石中獲得的新發現爲軸骨架的進化提供了新的視角，有可能揭示我們的祖先是如何從水生生活過渡到陸生生活的。在由鰭進化出腿之前，軸向骨骼--包括頭部、頸部、背部和肋骨--已經發生了變化，這些變化最終將幫助我們的祖先支撐身體在陸地上行走。

3.75 億年前的化石魚 Tiktaalik roseae 的新骨骼重建圖。在一項新的研究中，研究人員利用微型計算機斷層掃描（Micro-CT）技術揭示了這種魚以前隱藏在岩石下的脊椎骨和肋骨。新的重建顯示，這種魚的肋骨很可能連接到骨盆上，這種創新被認爲是支撐身體和最終進化出行走的關鍵。資料來源：賓夕法尼亞州立大學托馬斯-斯圖爾特

包括賓夕法尼亞州立大學生物學家在內的一個研究小組完成了對距今 3.75 億年的化石魚 Tiktaalik 的骨骼的新重建，Tiktaalik 是有肢脊椎動物的近親之一。新的重建結果表明，這種魚的肋骨很可能與骨盆相連，這種創新被認爲是支撐身體和最終進化出行走的關鍵。

4 月 2 日，《美國國家科學院院刊》發表了一篇論文，介紹了利用微型計算機斷層掃描技術（micro-CT）掃描化石並揭示出以前隱藏在岩石下的魚類脊椎骨和肋骨的新重建方法。

賓夕法尼亞州立大學埃伯利科學學院生物學助理教授、研究小組負責人之一湯姆-斯圖爾特（Tom Stewart）說："Tiktaalik於2004年被發現，但其骨骼的關鍵部分尚不爲人知。這些新的高分辨率微CT掃描向我們展示了Tiktaalik的脊椎骨和肋骨，使我們能夠全面重建它的骨骼，這對於瞭解它是如何在世界上移動的至關重要"。

大多數魚類的脊椎骨和肋骨在軀幹的長度上是相同的，而有肢脊椎動物的軸向骨骼則不同，從頭部到尾部，脊椎骨和肋骨的差異很大。這種區域化的進化使得脊椎動物能夠發揮特殊的功能，其中之一就是骶骨區的肋骨與骨盆之間的機械連接，從而使後肢能夠支撐身體。

魚類的骨盆鰭在進化過程中與四足動物（包括人類在內的四肢脊椎動物）的後肢有關。在魚類中，骨盆鰭和骨盆腰的骨骼相對較小，可以在體內自由浮動。研究人員解釋說，在步行的進化過程中，後肢和骨盆變得大得多，並與脊椎骨形成連接，以此來支撐與支撐身體有關的力量。

斯圖爾特說："Tiktaalik之所以引人注目，是因爲它讓我們看到了這一重大的進化轉變。在它的整個骨骼中，我們看到了魚類和水中生活的典型特徵與陸棲動物特徵的結合。"

最初對 Tiktaalik 的描述主要集中在骨骼的前部。化石經過精心製作，去除周圍的岩石基質，露出頭骨、肩帶和胸鰭。這一區域的肋骨較大且膨脹，表明它們可能以某種方式支撐着身體，但尚不清楚它們的具體功能。2014 年，在與骨架其他部分相同的位置發現了該魚的骨盆，也對基質進行了清理和描述。

斯圖爾特說："從過去的研究中，我們知道骨盆很大，而且我們感覺後鰭也很大，但直到現在，我們還無法說明骨盆是否或如何與軸骨架相互作用。這次重建首次展示了這一切是如何結合在一起的，併爲我們提供了關於行走最初可能是如何進化的線索。"

研究人員解釋說，與我們的髖部不同，我們的骨骼緊緊地貼在一起，而提克塔利克的骨盆和軸骨架之間的連接很可能是由韌帶構成的軟組織連接。

"而Tiktaalik有專門的肋骨，這些肋骨通過韌帶與骨盆相連。這真的令人吃驚。這種生物有如此多的特徵--一對大的後附肢、大骨盆、骨盆和軸骨架之間的連接--這些都是步行起源的關鍵。雖然 Tiktaalik 可能不是在陸地上行走，但它肯定在做一些新的事情。這是一種可以用後鰭支撐自己並推動自己的魚"。

新的骨骼重建還揭示了Tiktaalik魚頭部活動的特殊性，以及該魚骨盆鰭解剖的新細節。

芝加哥大學羅伯特-R-本斯利生物和解剖學傑出服務教授尼爾-舒賓（Neil Shubin）是論文的作者之一，他說："能看到如此生動的Tiktaalik骨骼細節令人難以置信。這項研究爲探索 3.75 億年前這種動物如何活動並與環境互動奠定了基礎。"

編譯來源：ScitechDaily