人类中耳由鱼鳃演变而来

●润语 编

人类是从古猿进化而来，这是现代科学界普遍认同的观点。但除这一观点之外，还有一部分科学家认为，人类的祖先是鱼。

在科学家看来，地球上所有的哺乳动物的共同祖先是合弓动物，作为爬行动物的一个类群，最初它们也是从水里出来的两栖类的后代，再往前推算，两栖类动物又是由肉鳍鱼类进化而来的。也许，人类在某些方面还真的带有鱼的特点。科学家首证：人类中耳由鱼鳃演变而来。

人类的中耳

底栖鱼类的喷水孔

人能够拥有如此灵敏的听力，是因为有中耳的存在，中耳处于内外耳之间，是声波传导的主要部分。中耳的主要组成部分是鼓室、咽鼓管、乳突窦和乳突小房，其中鼓室是最重要的部分，并且还包含3块听小骨。而咽鼓管就是连接鼓室和鼻咽部的管道，一般情况下咽口和其中的软骨部都处于闭合状态。只有在进行吞咽、打哈欠和唱歌等类似的活动时，才会打开让空气进去，保持鼓膜两侧压力的平衡，这样就可以维持鼓膜正常的振动。而在此次的研究发现中，科学家就从远古鱼类的演化残迹里，发现了咽鼓管和中耳的联系。

鱼类的喷水孔

事实上，早在几个世纪之前，科学家就已经发现了鱼类和现代物种之间具有密切联系。

甚至早前就有充分的胚胎和化石证据表明，人类中耳由鱼类的喷水孔演化而来。但是经过百余年的研究，科学家们始终没有找到喷水孔从何而来的答案。

大家可能要问，喷水孔不是一些鱼类用来呼吸的器官吗，和人类的中耳又有什么关系？我们先来看看喷水孔对鱼类的重要性。

多鳍鱼

在现生的底栖软骨鱼中，它们没有骨质的鳃盖，所以无法通过口腔与鳃盖交替开闭完成呼吸。比如角鲨、铲鼻鲨和犁头鲨等。它们需要从海底沙子中获得食物，甚至有些还经常藏在海底的沙子中捕获猎物。这个时候，它们既没有办法用口腔呼吸，也没有办法像大白鲨等进行冲击呼吸，于是它们就会使用眼睛后面的喷水孔呼吸。而喷水孔内部有颌弓、舌弓以及位于二者之间的舌颌囊，三者共同作用下，使得喷水孔具有吸水或吸进空气的作用。所以喷水孔对于这些底栖鱼类十分重要，它们甚至在进食的时候都可以呼吸。其中多鳍鱼就是现今所有鱼类中，使用喷水孔进行呼吸最得心应手的一种原始鱼。实验证明，当鱼缸被罩住时，多鳍鱼吸入的空气中，有93%来自喷水孔，当把罩子取下之后，只有40%左右的空气来自喷水孔。

而实际上，关于爬行动物、哺乳动物由鱼演化而来的研究中，证据都指向多鳍鱼。科学家杰弗里·圣西兰在1789年第一次发现这种鱼的存在，经过研究，发现多鳍鱼鳍条中只有一根中轴骨。由此圣西兰还建立了鱼到哺乳动物比较解剖的序列，最早将鱼和四足动物，以及人类联系在一起。

化石立大功

在这些研究中，科学家们通过化石，发现了人类器官演化和鱼类器官的关系。国际学术期刊《生态和演化前沿》发表的最新研究成果，也首次解释了人类中耳由鱼鳃演变而来。其中论文的第一、第二作者分别是中国科学院研究员盖志琨和中国科学院院士朱敏。

这些化石，是科学家近20年来，先后在浙江长兴、云南曲靖找到的，分别是4亿多年前的曙鱼和第一鳃囊中完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼化石。

曙鱼化石提供关键证据

曙鱼化石是一种最为原始的真盔甲鱼化石，属于具有三维立体软骨脑颅保护的珍贵样本，尽管只有人的指甲盖那么大。

中国科学家团队，将这些化石拿到瑞士苏黎世的瑞士光源，进行无损扫描。随后应用三维重建软件对曙鱼的脑颅进行三维虚拟复原，几乎重现了曙鱼所有脑区、感觉器官及头部神经与血管的通道。整个复原过程历时五年，结果让科学家们十分惊讶。

其中最重要的一点，就是在曙鱼脑神经的精准复原中，发现了第一鳃囊的存在，并没有得到其中是否有鳃丝的证据。这些化石为解开脊椎动物颌的起源提供了关键证据，也为解开喷水孔的起源立下了汗马功劳。

发现于浙江长兴的4.38亿年前的曙鱼脑颅化石

发现于云南曲靖的4.1亿年前的宽甲鱼化石，保存了鳃丝的结构。

第一鳃囊中的鳃丝证据

得到如此有力的证据后，为了进一步探索最后的谜底，研究团队开始前往云南曲靖早泥盆世地层，开始了长达数年的化石发掘。云南曲靖地处云贵高原，曾经在志留纪到泥盆纪时期出现过海洋，因此这里素有“古鱼王国”和“4亿年前人类远祖发源地”之称。终于在2017年，国家重大水利工程在曲靖面店水库附近，挖掘出了大量的西山组深灰色粉砂岩。而第一个完整保存鳃丝印痕的宽甲鱼化石材料，就是从这些砂岩中找到的。该化石进一步证明了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊，拥有具有正常呼吸功能的鳃，并且可以通过鳃丝进行氧气交换。从而证明了鱼类等脊椎动物的喷水孔起源于退化的鳃，也就是说，人类的中耳就是从鱼鳃演变而来的。

鱼鳃如何演变成中耳

那么喷水孔究竟是如何一步一步从呼吸器官演变成听力器官的呢？研究团队为我们构建了喷水孔从硬骨鱼向四足动物的演化历程，并由此建立了喷水孔从无颌类的鳃到人类中耳的演化序列。

目前现生的硬骨鱼中，已经有99%的真骨鱼类在演变的过程中把喷水孔丢失了，只有少数最原始的种群，比如前面提到的多鳍鱼还存在。在现今发现的化石证据可以表明，早期硬骨鱼类在水中可以用喷水孔和嘴进行呼吸。

鱼类演化为四足动物

当第一批肉鳍鱼类向四足动物演化的时候，它们的喷水孔可以帮助其离开水域，并在登上陆地后，为呼吸空气进行一种预适应。

随后在2004年，科学家朱敏在对云南曲靖发现的一种最原始的四足形鱼类——肯氏鱼化石的研究中，发现他们的上颌骨和前颌骨裂开，重新组合后，最终发现鱼类的外鼻孔经过断裂带深入口腔后形成内鼻孔。

在这之后，鱼类才真的开始用鼻孔呼吸，而此时喷水孔呼吸的作用逐渐下降。随着不断对陆地环境的适应，四足动物不得不发展新的感官。于是它们开始对自己的喷水孔进行修饰，使之逐渐演化成中耳腔，也就是鼓膜室。随后舌颌骨和相连的方骨和关节骨，也开始逐渐变小，最终进入中耳。这就是在中耳中发挥巨大作用的三块听小骨——镫骨、锤骨和砧骨。最后这些器官不断优化，四足动物不断演化，才最终形成了人类现在的中耳。

尽管我们可能觉得咽鼓管的功能并没有很大，但是它曾经是鱼类重要的呼吸通道，也侧面说明了喷水孔从呼吸器官逐渐演变为听觉器官的神奇之处。由此可见，生物的演变真是一个奇妙的过程。