如题所述
近日,中科院古鱼类科考团队,在四亿多年前古鱼化石中,首次发现人类中耳最早是从鱼鳃演变而来的实物证据。研究员表示,这解释了为何人耳不能呼吸却与口腔相通。此外,人类很多身体结构都可追溯到鱼类的祖先,如牙齿、下颌等。相关成果已发表在国际期刊《生态和演化前沿》上。
据悉,从2002年起,研究团队就在浙江地区开展野外工作,并在这里找到了一种最为原始的真盔甲鱼化石,后来把它命名为曙鱼。之后,研究团队历时5年,总共完成了七件曙鱼脑颅化石的三维重建。研究团队通过对曙鱼脑颅三维虚拟模型的深入研究发现,盔甲鱼类所谓的鳃间脊实际上是鳃弓的背侧部分。
通过多方面证据,科学家判断盔甲鱼一个鳃囊就是位于颌弓和舌弓之间的一个未退化的鳃,而非喷水孔。在此基础上,研究团队综述了喷水孔从无颌类到四足动物的演化历程,从而建立起了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。
那么,人类中耳由鱼鳃演变而来的实物证据对于人类研究自身进化有什么帮助呢?
人类中耳包鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等,是人类拥有灵敏听觉的秘诀所在。鱼类的喷水孔是位于眼睛之后,颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂,是鱼类非常重要的呼吸器官。如何将这两者有依据的联系在一起,人类已经研究了上百年。
早在1822年,《解剖哲学》就先验性地提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型,而这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石,一直没有找到确切化石证据。
2006年,中科院古脊椎所研究团队在浙江长兴志留纪地层发现了曙鱼(Shuyu),其脑颅标本的舌颌囊还是一个未退化的鳃囊。
通过对这些化石的分析发现,原始的盔甲鱼眼睛后面的第一个鳃囊,代表了尚未退化的喷水孔,它是仍具有正常呼吸功能的鳃,能够通过鳃丝进行氧气交换,这为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
喷水孔在软骨鱼类中主要用来吸入水流,而在早期的硬骨鱼类主要用来呼吸空气,从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源(如肯氏鱼),成功打通鼻腔与口腔的通道,鼻孔又成为主要呼吸器官,从而为鱼类登上陆地用肺呼吸,进一步奠定了基础。
而在鱼类不断演化、“登上”陆地后,由于面临全新的环境,不得不发展新的感官,以便在空气中更好地生存。
研究团队认为,早期硬骨鱼类有能力从喷水孔中呼吸空气,为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件,而随着内鼻孔在肉鳍鱼类的起源,鼻孔成了主要的呼吸器官,已经失去呼吸功能的喷水孔,经过修饰逐渐演化成中耳腔——鼓膜室,而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小,最终进入到人类的中耳,负责将声音传递给大脑,人类最终也拥有了灵敏的听觉。
而这也解释了为何人类耳朵和口腔是相通的,连接它们的正是4亿多年前,鱼类喷水孔经过口腔通向鳃的呼吸通道。