我国科学家揭秘古鱼类如何登上陆地

2月5日，深圳华大生命科学研究院、中国科学院武汉水生生物研究所、西北工业大学、中国科学院古脊椎動物与古人类研究所等单位，联合公布早期辐鳍鱼类的基因组研究成果，并首次通过多鳍鱼、匙吻鲟、弓鳍鱼和鳄雀鳝的全基因组数据研究，揭示了古脊椎动物从水中登上陆地这一演化事件历程，还找到了古鱼类在登陆之前已经完成的关键性准备。相关成果已在国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）杂志上发表。

我们的祖先从水里来，这已经是共识。但鱼类登上陆地过程中，身体结构和生理功能上产生了大量的适应性变异，比如由鱼鳍变为四肢以支撑身体进行运动，由鳃呼吸变为肺呼吸等。

虽然，两栖类被认为是成功登陆的脊椎动物，但是最早上岸的“先遣队”们，却早已淹没在历史的长河中。幸运的是，在一些现生水生物种中还保留着许多与这些先遣队类似的生物学特征。比如塞内加尔多鳍鱼，其又称作“恐龙鳗”或者“恐龙鱼”。多鳍鱼的身体结构拥有一些原始形态，与鲟鱼、弓鳍鱼、雀鳝、肺鱼等同为从远古留下来的类群。多鳍鱼有原始的肺，可以在脱离水面存活一段时间，并且在氧容量极低的环境中可以通过背部的喷水孔呼吸空气。此外，多鳍鱼也与空棘鱼相似，拥有肉质柄的胸鳍可以帮助它们在水底爬行。

脊椎动物从水生到陆生的演化过程中有许多障碍需要克服，其中有两个比较重要的问题：一是如何在不凭借水体浮力的情况下用鱼鳍支撑身体进行运动，二是如何把呼吸水中的氧转变成为呼吸空气中的氧。最早登陆的四足物种早已灭绝，我们无法通过这些物种获知相关遗传信息。不过幸运的是，与脊椎动物水生到陆生转变之前相关的功能在部分现生鱼类中还能够找到部分演化痕迹。这一研究从多鳍鱼、鲟鱼、弓鳍鱼、雀鳝等远古孑遗动物入手，结合鱼类解剖学、古生物学、比较基因组学等多学科交叉手段，揭示了脊椎动物从水生到陆生演化的相关遗传基础。

特别是古代鱼的多鳍鱼具有原始的肺，能够呼吸空气。“达尔文就曾提出肺和鱼鳔是同源器官的假说。”该论文的另一位通讯作者，中科院古脊椎动物与古人类研究所的朱敏研究员指出，这一工作从结构上和基因表达上证明了这一假说，而且我们确认了它们演化的先后顺序——鱼鳔从原始的肺演化而来。

这也解释了在这些远古鱼类里的肺或者鱼鳔表面为何密布血管，从而有助于氧的扩散和运输。这也暗示着“原肺”形成的分子基础在鱼类登陆前就已经建立。能够增加骨骼运动灵活性的滑膜关节也已经在早期鱼类中存在。调控这些功能相关的遗传基础比我们之前认为的要起源更早，这些祖先调控网络的进一步完善，为后期脊椎动物登陆所需要的功能演化提供了重要遗传基础。

（摘自《科普时报》）