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鱼才是人的先祖

2013-12-05 19:59:14

鱼才是人的先祖

杨 欣

 

今天,达尔文的“人是从猴子进化而来”的理论已经较为广泛地被认同。不过,如果再进一步问,猴子和灵长类又是从什么进化而来的呢?换句话说,人类更早的先祖是什么?美国芝加哥大学的解剖学教授尼尔• 舒宾在其著作《你是怎么来的》中的回答非常简单:人就是来自于鱼。

 

提克的答案

探索人类的来源和生物的进化主要依靠化石、基因和胚胎。舒宾等人花了6 年时间于2004 年发现一个兼具有水生和陆生动物特点的化石鱼──提克(因纽特语“提塔利克鱼”的简称,意为大型淡水鱼)。这个化石轰动一时,因为它是一个有力的证据,证明人就是从鱼进化而来,而且现在我们每个人的身体结构就如同体内潜藏着一条鱼。

如果简单地分类,动物分为三类。第一类是生命万物,简称生物,这类动物都长着一个头、两只眼;第二类是长四肢的生物,它们都长着一个头、两只眼和四肢;第三类就是人类,长着一个巨大的头,用两条腿走路,还会说话。这种分类也体现了一种清晰的生物与环境的关系,从水生到两栖,再到陆生。再从时间上看,第一条鱼应当是在两栖动物之前,在两栖动物之后才是灵长类和人。那么,如何证明从鱼类过渡到两栖类动物?关键就在于化石。

2004 7 月初,在北极的埃尔斯米尔岛,舒宾和其同事发现了证明从鱼类过渡到两栖类的鱼——提克。鱼和陆生动物之间有许多方面不一样。例如,鱼有圆锥形的头,而最早的陆生动物长着几乎和鳄鱼一样的脑袋,扁扁的,眼睛在头顶上面;鱼没有脖子,肩膀通过一系列骨质状的圆片连在一起,而早期的陆生动物和它们的后代一样,确确实实长着脖子,这意味着它们的头可以独立于肩膀来回伸缩。当然,还有其他更大的区别。鱼的浑身都有鳞,陆生动物没有。并且,重要的是,鱼有鳍,而陆生动物有长着手指、脚趾、腕关节和膝关节的四肢。

然而,提克这种鱼的特点却介于鱼和陆生动物之间,因而有充分理由认为它就是从水生动物到陆生动物的过渡状态。例如,提克像鱼一样,背后有鳞,还有带蹼的鳍。但像早期的陆生动物一样,它有一个扁平的头和脖子。而且,如果你注意往鳍里看,可以看到对应于上肢的骨骼、前肢骨,还有手腕的一部分。它的关节也在那里,这是一条长着肩膀、肘关节和腕关节的鱼。所有这一切都藏在带蹼的鳍里面。

这个化石的意义还在于,它确认了古生物学上的一个推断:提克不仅是两个不同物种之间的过渡,而且其化石是在地球历史中正确的年代和正确的远古环境中找到的。它隐藏于3.75 亿年前的远古的岩石中。

提克的从水生到陆生动物的过渡性就连5 岁的学前孩子也观察到了。舒宾把模型带到他儿子的幼儿园中做报告。孩子们的意见有三种。一种认为它像鳄鱼,因为它长有扁平的脑袋、眼睛长在脑袋顶上,还有大大的牙齿。另一种意见表示反对,认为它是鱼。因为它有鳞和鳍。但另一个孩子喊到,“或许它两者都是。”这也意味着,连孩子也发现,提克是介于鱼和两栖类动物鳄鱼之间的过渡形态。

所以,提克这个化石与非洲的化石人种,如阿尔法南方古猿、著名的露西化石一样,是我们人类历史的一个组成部分。看到露西,是把我们作为高级类人猿来了解人类的历史;看到提克,就是把我们人的生命看成是鱼的历史。

 

胚胎的证明

所有的动物都需要一个蓝图来“建”身,而动物“建”身的实际蓝图就是胚胎。从胚胎可以看到,哺乳动物(包括人)、鸟、两栖动物和鱼非常相似,以致它们之间的差异几乎可以看成微不足道。

19 世纪,范• 贝尔和克里斯蒂安• 潘德尔就发现,鸡的体内的所有器官都可以追溯到胚胎发育中的三个组织层,这便是胚胎学的三胚层理论,即内、外、中胚层。此后,他们证实,鱼、蜥蜴和哺乳动物的所有器官也起源于三个胚层。更重要的是,这三个胚层在所有动物中都生成同样的结构。例如,每个物种的心脏都从同一胚层中生成。同时,同一个胚层也会生成每个物种的大脑,等等。

通过不同物种胚胎的比较,可以看到从鱼到人之间的联系。尽管不同物种的胚胎并非完全一模一样,但是它们之间的相似之处含义深刻。比如,所有的物种都长有腮弓、脊索,而且在鱼和人的成体有如此大的差异的生物之间,它们的胚胎也都有三个胚层。

20 世纪初开始,德国的胚胎学家汉斯• 施佩曼和曼戈尔德等人对蝾螈的胚胎实验就发现,一小片胚胎组织能指示其他细胞形成一个完整的身体模式。含有所有这些信息的那一小块极其重要的组织后来被称为“组织者”。同样是德国的胚胎学家的沃格德在实验中设计了巧妙的方法来标记细胞和细胞片断,因此能够绘制出一张胚胎图。图中显示出每个器官起始于胚胎的哪个地方,由此可以看出构造身体的器官前体在早期胚胎中的细胞归属。人体的所有部件也可以在简单的三胚层中找到位置,也都起始于施佩曼和曼戈尔德等人所发现的“组织者”区域之中。

今天,经过对胚胎进行切片、削薄、剁碎,你会发现所有哺乳动物、鸟类、两栖动物和鱼类都有“组织者”。有时,你可以把一个物种的“组织者”和另一个物种的交换。甚至把“组织者”的区域从一只鸡的胚胎移植到一个蝾螈的胚胎之中,你会得到一个蝾螈的双胞胎。那么,“组织者”的含义是什么?其实就是DNA 和基因。

大多数动物都有体轴,而体轴决定了头和嘴是长在前端,肛门是长在后端,而这又是由基因决定的。决定体轴的基因有很多,已经发现的有HoxNogginBMP-4 基因等。如果把人与海葵这种差异很大的动物作比较也可以发现,决定头- 肛门轴线的基因也存在于海葵体内,等同于我们人体的头- 肛门轴线。

实际的情况是,Noggin 基因并不指示胚胎中的细胞在具有头和尾的轴线上的任何位置,而是与其他几个基因协同来完成任务。BMP-4 是一个底端基因,在构成于胚胎底部或肚子一边的细胞之中被激活。凡是Noggin 活跃的地方,BMP-4 就不能正常作用。所以,Noggin 基因的作用不是告诉细胞发育成位于身体顶端的细胞,而是把长成身体底部的细胞信号关闭,由此来指挥胚胎按正确的方向和顺序发育。

从胚胎建身的意义上来看,人是起源于鱼或水生动物的。

 

基因的证明

从嗅觉的基因更可以看到人源自鱼类。人和鱼都可以闻到物体的气味,所不同的是人主要是闻空气中的物质的气味,而鱼是闻水中的物质的气味。但是,通过组织结构和基因,可追溯到人和鱼的“闻香识物体”的共同起源。

长着头颅的最原始动物是无颌鱼,例如七鳃鳗和盲鳗,它们长着单一的鼻孔并通向头颅里的一个囊袋。水进到这个囊袋中,在此发生闻味的过程。但是,再从进化角度追溯可以发现,肺鱼或提克那样的鱼(介于水生和陆生动物之间)却长着两个鼻孔,一个外鼻孔,一个内鼻孔。从这一点看,它们与人更相似。人是让空气通过外鼻孔,经过鼻腔空穴,通过内部通道进入喉咙的后部。而人的鱼类祖先也有内鼻孔和外鼻孔,只是通过水来嗅闻气味。

再后来,美国的理查德•阿克塞尔和琳达• B •巴克发现,鱼和人以及啮齿动物老鼠等的嗅觉系统都是由相似的基因来管理的。嗅觉基因是一个大的基因家族,由约1000 个不同的基因组成(占我们基因的3%),这些基因产生了相同数量的嗅觉受体。这些受体位于嗅觉受体细胞上,这些细胞又占据了鼻黏膜皮上的一小块区域,让我们能嗅闻到吸入的各种气味分子。

3.65 亿年前的动物从水生过渡到陆生的嗅觉来看,就可以看到相似性。那时有两种嗅觉基因。一个专门用于在水中识别气味,另一个专门用于空气中识别气味。气味分子和受体之间的化学反应在水中和空气中是不一样的,所以需要有稍微不同的受体。因此,鱼类在它们的嗅神经元中含有水基的受体,而哺乳动物,包括人和蜥蜴则有气基的受体。这个发现有助于让我们弄清仍然生活在地球上的最原始的无颌鱼,如七鳃鳗和盲鳗的呼吸。

七鳃鳗和盲鳗等鱼类与已经进化了的鱼类和哺乳动物不同,既不具有气基的基因,也不具有水基的基因。相反,它们的嗅觉受体是这两种形式的组合。这也意味着,这些最原始的鱼类拥有的是最原始的两种嗅觉受体的基因,是我们人类、鱼类、两栖类动物嗅觉基因分化的祖先。

而且,无颌鱼还揭示出另一个问题,它们含有数量极少的气味基因,硬骨鱼的气味基因多一些,但更多的气味基因只能在哺乳动物和两栖动物中看到。气味基因的数量随时间的推移而增多,从原始生物如无颌鱼相对很少的几个一直到哺乳动物中巨大的数目,我们哺乳动物含有超过1000 个这样的基因。这种进化的脉络已经非常清楚了。

由于发现了嗅觉基因和嗅觉的原理,阿克塞尔和巴克获得2004 年的诺贝尔生理学或医学奖。但是,嗅觉基因的发现也揭示,人类的确就是从鱼进化而来的。

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