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让鱼类离开水的奇葩理由:看到远方

vicko238 发表于  2018-11-19 08:17

我们哺乳类的祖先和两栖类、爬行类、鸟类的祖先一样,来自海洋。在最初的脊椎动物——某些鱼类爬上陆地之前,地面应该是虫恐患者的噩梦。

图片来源:pixabay

各种各样的无脊椎动物在更早的几百万年前登陆,类似马陆和蜈蚣状的虫子四处漫步。

这个虫恐噩梦在3.85亿年前发生改变。那时,一些鱼类已经具备强壮的鱼鳍,长出指节,它们逐渐离开海洋。地上的虫子无法与这些庞大的脊椎动物抗衡,成为无助的食物。时间继续,这些登陆的海洋动物——最初的四足动物——开枝散叶,发展出我们熟悉的两栖类、爬行类、鸟类,以及哺乳类。 

如果没有离开海洋的壮举,也许之后的一切都不会发生。

问题是,是什么让这些鱼类脱离了熟悉的海洋?是为了逃避天敌的追捕,还是受到岸边食物的诱惑?

2017年,西北大学学者提出一个新观点:看到远方也许是鱼类离开海洋的助力之一。而拥有更广阔的视野将深刻影响动物的行为。

虽然鱼类早已拥有视觉,但水下环境无法让它们把视力物尽其用。即使是在阳光充足的水面下,能够观测到的视野体积只是在空气中的一百万分之一。

 由下至上反映出鱼类视野可能的演化过程:眼睛由两侧移至中间,视野向水面以上发展。图片来源:参考文献2

根据化石材料,在鱼类登陆的过程中,眼部结构的改变让它们越来越多地享用到视觉带来的好处。在大约3.9亿至2.5亿年前,一种先进的鱼类——希望螈目(elpistostegalians)——逐渐脱离水生。化石测量显示,它们的双眼尺寸增长到原来的3倍,这意味与视觉能力息息相关的瞳孔大小出现增长。与此同时,和其他一些鱼类一样,它们的眼窝由两侧移到头部顶端。在这个位置,鱼可以通过贴近水面,看到水面之上的虫类猎物,甚至把眼睛探出水面。

根据推测, 最初的四足动物过着鳄鱼般的生活。它们有区别于鱼鳍的四肢,但并未完全脱离水生。

水下的希望螈目鱼类,能观测到1个体长范围内的情况。但是在空气中,动物可以观测到超过100个体长的距离。根据模型测算,如果把希望螈目眼睛尺寸的增长考虑在内,登陆后视野体积是原来的500万倍。
 
看到更远的地方,让复杂决定的出现成为可能。如果一只动物只能看到附近的事物,这意味它们大部分行为是对即将发生的刺激做出反应,而不是计划。攻击附近的猎物、躲避捕食者的突袭,可能是水下动物生命中最重要的决定。但当动物彼此间有了长程感知,它们就必须设计精巧的埋伏和捕猎,制定复杂的计划。动物中仅存在两种长程成像系统:视觉和回声定位,而后者很晚之后才在哺乳动物中出现。

在现生的鱼类和两栖类动物中,存在一种强大的应激本能。这一系统由毛特纳神经元(Mauthner neuron)发起,能够让动物在4微秒左右对刺激做出反应,比如逃生。但之后出现的脊椎动物已经舍弃了这一神经回路,因为视觉可以预知危机。

(编辑:Ent)

参考文献

  1. The eyes have it: how vision may have driven fishes onto land.  https://theconversation.com/the-eyes-have-it-how-vision-may-have-driven-fishes-onto-land-73060
  2. Massive increase in visual range preceded the origin of terrestrial vertebrates. http://www.pnas.org/content/early/2017/03/06/1615563114
  3. Fish Changed in a Surprising Way Before Invading Land. https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/03/in-the-invasion-of-land-big-eyes-came-before-strong-legs/518883/

题图来源:pixabay

热门评论

  • 2018-11-19 09:28 毛骡 金属材料学博士

    生活不止眼前的苟且,还有诗和远方

    [8] 评论

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全部评论(10)
  • 1楼
    2018-11-19 09:28 毛骡 金属材料学博士

    生活不止眼前的苟且,还有诗和远方

    [8] 评论
  • 2楼
    2018-11-19 10:33 有人

    如果没有离开海洋的壮举,也许之后的一切都不会发生。

    问题是,是什么让这些鱼类脱离了熟悉的海洋?是为了逃避天敌的追捕,还是受到岸边食物的诱惑?

    2017年,西北大学学者提出一个新观点:看到远方也许是鱼类离开海洋的助力之一。而拥有更广阔的视野将深刻影响动物的行为。

    ????

    离开海洋??


    登陆是发生在淡水里吧?

    [0] 评论
  • 3楼
    2018-11-19 12:04 在雨夜
    引用@有人 的话:...

    看到的视频都是海边。

    [0] 评论
  • 4楼
    2018-11-19 12:36 地球上的裸猿

    所以,不断的往前推,人类的祖先是什么?

    [0] 评论
  • 5楼
    2018-11-19 12:53 q68257962
    引用文章内容:动物中仅存在两种长程成像系统

    蛇那个颊窝算吗?

    [0] 评论
  • 6楼
    2018-11-19 17:10 Karlson

    我觉得这个说法有点悬,毕竟这算是主动寻求改变,然而身体条件并不能支持这个美好的愿望。一条鱼,甚至一群鱼有这个想法,没什么问题。可是你要几千万年以来,这个族群一直保持这种想法,并最终导致了基因上的改变,就有点扯了。

    我比较相信是自然环境导致的登陆,如生活在近海岸,甚至潮间带附近的浅水鱼类,几千万年来,不停的接受时不时缺水的困扰,最终导致了改变。变得不再完全依赖于水了,表皮可以呼吸了,甚至出现了肺,都有可能。

    就我们人类,一个种族集体保持某一个理想,持续百万年的都没有。人类的飞天梦想一直没停止过,从远古时期,到现在。基因还是没法突变出长出翅膀来啊。

    [2] 评论
  • 7楼
    2018-11-20 15:21 汉尼拔wang

    是看得远才登陆,还是登陆了才看得远?

    [1] 评论
  • 8楼
    2018-11-24 18:52 天降龙虾
    引用@Karlson 的话:我觉得这个说法有点悬,毕竟这算是主动寻求改变,然而身体条件并不能支持这个美好的愿望。一条鱼,甚至一群鱼有这个想法,没什么问题。可是你要几千万年以来,这个族群一直保持这种想法,并最终导致了基因上的改变,...

    你忽视了一点:视觉范围的扩大会更有利于生存。。。。所以,能够看得更远的鱼类,在陆地环境中获得了更大的生存机会。。。

    这就像是有两群人:一群总是在为长远的未来打算,设想着各种可能发生的危机和灾难,并为此组织起来,形成帝国;而另一群人却只着眼于短暂的现在,不肯结成更大的社会团体,始终维持着原始部落的生存方式。。。然后,世界历史上就出现了殖民主义浪潮。。。

    [0] 评论
  • 9楼
    2018-11-26 11:29 Karlson
    引用@天降龙虾 的话:你忽视了一点:视觉范围的扩大会更有利于生存。。。。所以,能够看得更远的鱼类,在陆地环境中获得了更大的生存机会。。。这就像是有两群人:一群总是在为长远的未来打算,设想着各种可能发生的危机和灾难,并为此组...

    我的意思是,基因突变不因意志而转移,突变更多的可能是环境导致的。除非这些鱼类聪明到一代又一代,持续数十万代以上,不停的训练自己适应这个环境。否则要因为它们想离开,所以就离开了,几乎没有可能。

    就人类而言,从有文字出现,我们就见到了他们对飞天的幻想。甚至我还觉得即便在数百万年前,人类未必就不曾想过像鸟儿一样飞,或者像各种图腾动物那样强壮,然而数百万年过去了,这个“想”并没有让一部分人能飞翔或者强壮到可以媲美那些图腾。嗯,我之所以说图腾,就是从那个远古时期,人类就崇拜那些人类无法企及的力量或者能力,然而想法并不能带来什么改变。

    [0] 评论
  • 10楼
    2018-11-26 12:09 天降龙虾
    引用@Karlson 的话:我的意思是,基因突变不因意志而转移,突变更多的可能是环境导致的。除非这些鱼类聪明到一代又一代,持续数十万代以上,不停的训练自己适应这个环境。否则要因为它们想离开,所以就离开了,几乎没有可能。就人类而言...

    未必是鱼在刻意地训练自己,而是陆地上确实有脊椎动物的生存空间,那些鱼是奔着抢占新的生存空间去的。。。。而天空中则根本没有人类的生存空间,但假如若干年后,在太空中开辟出了新的生存空间,而这新空间的环境要求在其中生存的人类得有一些相应的生理或心理改变,那么新的人种没准就会在一段时间后产生出来。。。。所以,看得更远才能走得更远,走得更远才会发生改变。。。。

    [1] 评论

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