3096
需用时 06:11
1
2
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|卢静

本文为2019年8月18日“我是科学家”演讲活动第十四期——远古来信 | 卢静 演讲实录:

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?》。

卢静演讲视频:

▲点击图片可观看卢静演讲视频▲

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。

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 | 点击图片可观看视频▲

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”。

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。(编辑:麦芽杨、凝音)

演讲嘉宾卢静:《四亿年前,古鱼如何爬上陆地?》

The End

发布于2019-10-03, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

我的评论

我是科学家iScientist

pic