研究表明咬食最初從水生物種進(jìn)化而來 之后被改用于陸地

美國芝加哥大學(xué)的一項(xiàng)化石研究發(fā)現(xiàn)，生存于泥盆紀(jì)晚期早已滅絕的早期魚類——提塔利克魚在進(jìn)食過程中既能咬又能吸，類似于現(xiàn)代的魚。此項(xiàng)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的研究證明，咬食最初是從水生物種進(jìn)化而來，之后才被改用于陸地。

論文高級作者、芝加哥大學(xué)生物學(xué)與解剖學(xué)教授尼爾·舒賓博士說，提塔利克魚的扁平顱骨讓人聯(lián)想到鱷魚，它是一種“正處于從水上生命過渡到陸地生命的‘風(fēng)口浪尖’的物種”。研究其化石遺跡可為了解陸地生命最初的主要特征如何演變提供新的見解。

研究人員解釋說：“水與空氣不同，它更稠密、更黏稠。這給首次離開水域踏上陸地的動物帶來獨(dú)特的問題，包括運(yùn)動、繁殖、維持體內(nèi)平衡、感官信息處理以及進(jìn)食方面的挑戰(zhàn)。如果你不能自己在陸地上進(jìn)食，你又怎么能在陸地上存活?”

大多數(shù)水生脊椎動物使用吸食來將獵物送入口中。為了產(chǎn)生吸力，許多種類的魚可以橫向擴(kuò)展其顱骨，張開嘴巴并產(chǎn)生負(fù)壓。顱骨相對于彼此的這種運(yùn)動被稱為顱運(yùn)動。

研究人員稱，吸食在陸地上是無效的，因?yàn)樗鼰o法遠(yuǎn)距離起作用，而且很難建立吸取食物所需的壓力密封。因此，陸生脊椎動物不得不轉(zhuǎn)向其他方法來捕獲獵物。但是表明這種轉(zhuǎn)變?nèi)绾伟l(fā)生的化石證據(jù)有太多，遠(yuǎn)非從鰭過渡到肢體那么簡單。于是，他們專門研究了提塔利克魚顱骨中將骨頭集合在一起的骨縫，以觀察顱骨的使用方式。

研究小組使用了先進(jìn)的新型計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)分析來對提塔利克魚顱骨的形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)檢查，鑒別出其他技術(shù)未曾發(fā)現(xiàn)的滑動關(guān)節(jié)等關(guān)鍵新特征，滑動關(guān)節(jié)為動物橫向擴(kuò)展其顱骨以產(chǎn)生吸力提供了必要的顱運(yùn)動。

研究人員注意到，提塔利克魚與鱷魚的顱骨存在明顯相似之處，鱷魚是一種“活化石”物種，以前被認(rèn)為僅使用橫向捕捉動作捕獲獵物。在2019年的一項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，鱷魚在進(jìn)食時(shí)可以同時(shí)使用側(cè)向咬合和吸力，這要?dú)w功于其顱骨獨(dú)特的滑動關(guān)節(jié)，有助于在咬食時(shí)產(chǎn)生吸力。

這些相似之處使研究人員相信，提塔利克魚也可能以同樣的方式進(jìn)食，這表明這種適應(yīng)性可能在動物移居陸地很久之前就進(jìn)化完成了。舒賓博士說：“真正令人驚訝的是，四足動物在陸地上使用的每一項(xiàng)創(chuàng)新，每一項(xiàng)發(fā)明，最初都以某種形式出現(xiàn)在魚類中，包括肺、附肢，現(xiàn)在則以進(jìn)食的形式出現(xiàn)。”

更好地了解提塔利克魚的生物學(xué)特征和行為，除了幫助人們了解魚類祖先的進(jìn)化之外，還可以為解剖結(jié)構(gòu)和發(fā)育提供新的見解。在分析提塔利克魚顱骨的運(yùn)動范圍時(shí)，似乎移動最多的3根骨頭最終進(jìn)化整合為哺乳動物耳中的骨頭。

研究人員表示：“提塔利克魚的那3根骨頭是我們用來聽聲音的。現(xiàn)代哺乳動物還維持著那么一點(diǎn)顱運(yùn)動學(xué)!”(馮衛(wèi)東)