四亿年前，古鱼如何爬上陆地？

原创： 卢静 我是科学家iScientist

四亿年前，四足动物的祖先——鱼类从深海爬上了陆地，从而，才进化出了人类。那么，我们的祖先究竟是哪一种鱼呢？这些鱼类又是如何爬上了陆地？在进化的过程中，它们的神经系统发生了怎样的变化？中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员卢静带来演讲《四亿年前，古鱼如何爬上陆地？》。

以下为卢静演讲实录：

我是卢静，来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，我的主要研究方向是古代鱼类。

幻灯片供图：卢静

右上角是我们研究所外面的大楼，左边这张是中国古动物馆。

大家知道，我们研究所主要是研究什么的吗？

和大家一样，过去我也以为我们研究所主要是研究恐龙的，而我也是报了研究恐龙的决心来到了所里。

但是我的老师给我的一本书（《深海潜鱼4亿年》），为我打开了另外一扇古生物的大门——研究古代鱼类。

01 四亿年前，古鱼如何爬上陆地？

我的T恤上有一条鱼，是一条现生的腔棘鱼，它曾也被叫做“长了腿的活化石鱼”。幻灯片供图：卢静

我们过去一直认为，腔棘鱼在6500万年前就已经和恐龙一块灭绝了。但是在上个世纪30年代一次非常偶然的情况下，出海捕鱼的渔船捕获了第一条活着的腔棘鱼，那个时候我们才知道，原来这种鱼还没有灭绝，它还和我们人类一起生活在这个地球上。

有关现生腔棘鱼发现的故事非常传奇。

幻灯片供图：卢静

故事发生在1938年的12月22号，地点是南非的一个小港口城市东伦敦。东伦敦有一个博物馆，馆里有一位管理员拉蒂迈小姐，她主要责任就是帮博物馆收集标本、整理标本和采集标本。所以，她和当地的渔船有一项协议：渔船出海捕鱼的时候，如果打到了有意思或平时没见过的生物，会帮她带回来作为博物馆的收藏。

这一天，渔船又出海打渔回来了，这也是渔民们今年最后一次捕鱼。他们回来后的第一件事情就是给拉蒂迈小姐打电话：“我们回来了，这一次收获非常大。我们打着了一条一吨半重的鲨鱼，你看能不能过来取一下。”

拉蒂迈小姐当时正在博物馆里做一件她认为非常重要的工作：和几位同事一起装架一个恐龙的骨架，她非常希望能在圣诞节前装架完。所以她想，上一次你们给我的我还没有整理完，现在又带回来了一条一吨半重的鲨鱼，怎么办？但是快到圣诞节了，她又觉得应该过去跟船员们打一声招呼，至少说一声圣诞快乐、新年快乐。

所以她带了一个大麻袋，叫了一辆出租车到了码头。见到船员们后，开始愉快地聊天——

“不好意思，刚才我是开玩笑的。我们根本没有打着一吨半重的鲨鱼，只是想跟你说一声新年快乐。”

“没事没事，新年快乐。”

“既然来了，不如看看我们出海的收获，看看有没有需要的。”

于是拉蒂迈小姐就上了甲板，看他们打回来的东西：章鱼、小鲨鱼、金枪鱼、海带、海藻……的确，看起来好像没有什么稀奇古怪的东西。但拨开所有覆盖着的、看起来平淡无奇的生物之后，她看到下面有一条人那么大、大约有1米6长的鱼，闪着蓝色的珍珠般的光泽，它的鱼鳍肉嘟嘟的，还长了一条小狗般的尾巴。

拉蒂迈小姐当时就觉得，这是一条什么稀奇的玩意儿，她好像从来没有见过这种鱼。船员也告诉她：“我出海打鱼30年，从来没有见过这种鱼，这是一个很奇怪的家伙。”

拉蒂迈小姐走近观察，看到它的身上有厚厚的鳞片，于是想到了一句话——

那是她还在读书的时候，有一次上生物课，老师问拉蒂迈小姐：你知道什么是化石鱼吗？拉蒂迈小姐没有专心听讲，所以答不上来，老师就让她把“硬鳞鱼即化石鱼”抄写了一百遍，这句话也因此深深地印在了拉蒂迈小姐的脑海里。

幻灯片供图：卢静

但现在她看到的这条鱼是一条硬鳞鱼，不是化石，而是活生生地出现在人面前——它究竟是什么？拉蒂迈小姐没办法回答，也没有人能够帮她回答，她能做的只有把这条鱼拉回博物馆里。但是司机师傅看到这条大鱼之后十分抗拒：“不，我不会帮你带的，这是我刚换的车，我不想让我的新车装载一条臭鱼。”拉蒂迈小姐好说歹说，给他加了一倍的价钱，出租车司机才很不情愿地同意了。

回到博物馆之后，拉蒂迈小姐遇到了第二个困境：博物馆里面没有一个1.6米大的冰柜可以储藏这条鱼。而南非在南半球，12月正值盛夏，鱼已经开始腐烂。拉蒂迈小姐给当地的冻肉库打电话求助，但是冻肉店老板一口拒绝了，说只允许冷冻居民食用的肉。最后拉蒂迈小姐没有办法，只好把快要腐烂的鱼内脏挖出来，作为湿垃圾扔了出去。

供图：卢静

同时，她拍了一封电报给博物馆在另一个城市的客座教授，史密斯教授，非常精确地描述了她的发现。但是非常不凑巧的是，史密斯教授和夫人出去度假了，要新年之后才回来。也就是说，当史密斯教授看到拉蒂迈小姐发的这封电报时，已经是十几天之后的事情了。当时史密斯教授就惊呆了，因为如果素描图正确，这将是20世纪最重要的发现之一。所以他立刻想也不想地就给拉蒂迈小姐回复，说无论如何请保留好这条鱼。随后，他立刻订了第二天最早的航班到东伦敦。

为什么这条鱼会这么重要？

幻灯片供图：卢静

人类的胳膊里面有骨头，但是我们平时吃的、见到的大部分鱼都没有。只有肉鳍鱼例外，而且骨头的排列跟我们一样（见图中红、黄、蓝）。

所以，空棘鱼之所以重要，就是因为它的骨骼代表了人类四肢骨骼的雏形。

第二年，文章很快发表了，史密斯教授用拉蒂迈小姐的名字命名了这条鱼。我们认为找着了自己的祖先鱼类，因为它有跟我们一样的四肢。

幻灯片供图：卢静

大概30年后，一对博士生在印度洋海域度蜜月时，非常偶然地发现了印尼拉蒂迈鱼。

优雅的水中舞者 | ARKive

拉蒂迈鱼生活在深海里，我们为了知道它如何生活，费了非常大的功夫，花了十几年的时间，研究出来潜水的装置。可以看到，它的游动和其他鱼非常不同，鱼鳍缓慢摆动，就好像是在水里跳舞一样，大家都说它是“优雅的水中舞者”。

02 四亿年前，鱼脑告诉我们什么信息？

拉蒂迈鱼的故事告诉了我们四肢的由来。而动物里面最重要的司令部就是脑，那4亿年前鱼脑又是怎么样的呢？它又能带给我们什么演化上的信息？

幻灯片供图：卢静

我们现在说的中枢神经系统，指的是脑、脊髓，以及12对脑神经，它们在4亿年前的结构除了一部分演化上的变化，其余跟现在基本一模一样。所以，我们可以通过研究中枢神经系统来研究脑的演化。

我是四川人，我非常喜欢吃脑花。我在吃脑花的时候就会去想，我现在吃的是脑的什么位置？它和我自己研究的鱼脑之间又有什么样的联系？

当然这是一个笑话。但是，我们怎样在化石里面研究鱼脑？因为脑是软体组织，它肯定是保存不下来的。

幻灯片供图：卢静

大家如果去医院照过核磁就会知道，X射线扫描人体通过探测器可以成像。我们可以把同样的方式运用到古生物的脑颅研究中。

幻灯片供图：卢静

这是我们同事用3D渲染软件做的局部的西瓜虫的三维示意图，大家可以看到细节非常精确。

幻灯片供图：卢静

这条鱼叫做奇异东生鱼，是一条非常小的鱼，鱼头只有手指甲盖这么大。我们通过CT扫描的方式，获得了它脑颅的颅内膜信息。

幻灯片供图：卢静

它是四足动物演化中最早的祖先鱼类，橙色部分是它的垂体。而在垂体的前端，有一对像舌头一样的凸起，在所有的化石鱼类中从来没有发现过。但是我们非常偶然地在墨西哥钝口螈（一种原始的有尾两栖类生物）中发现了类似的结构（腺垂体结节部），用来容纳调节生物节律的褪黑素。这个功能在陆生脊椎动物中非常重要，因为鱼类一旦上了陆地，就会受到昼夜节律还有四季变化的影响。

这个发现告诉我们，在4亿年前的鱼脑里面就已经有一些和脊椎动物登陆相关的重要特征。幻灯片供图：卢静

我们还研究了各种各样的早期肉鳍鱼类，为了探讨在四足动物登陆的过程中，它们脑部到底发生了什么样的变化。我们想要回答的问题就是鱼儿为什么爬上陆地，或者是鱼儿怎么样爬上了陆地。

这是一幅漫画，调侃了鱼儿为什么会爬上陆地：两条鱼本来都是在水里生活的，但其中一条太唠叨，另外一条受不了了，所以就爬上了陆地。但是演化并不是这样的。我们的祖先为了爬上陆地，它们身体所有的结构都发生了巨大的变化，比如眼睛从侧面变到了前面，从没有耳朵到有了中耳和外耳，呼吸方式从鳃呼吸变成了肺呼吸，从两对外鼻孔变成了一对外鼻孔和一对内鼻孔……经过这一系列复杂的变化，最后我们爬上了陆地，变成了人类。可以说没有第一条爬上陆地的鱼，也就没有现在的我们。

在《深海潜鱼4亿年》里面，有一句话我非常喜欢，大意是——

这种鱼来自亘古的海洋，已经在海里遨游了4亿年，希望它可以继续再遨游4亿年；我也希望，我们人类可以像拉蒂迈鱼一样（虽然我们出现的时间并不长），在这个星球上永远生活下去。

谢谢大家。

演讲嘉宾卢静：《四亿年前，古鱼如何爬上陆地？》

作者：卢静

编辑：麦芽杨、凝音

原标题：《这种以漂亮小姐姐名字命名的鱼，没有它就没有现在的我们》

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