進化論新發現:遠古魚進化前已具備四肢基因

圖:匙吻鱘是現今最古老的“放射狀鰭”魚,目前,研究人員發現遠古魚類具備發育四肢的基因功能要早于3.65億年前最早的有肢體動物的出現

據國外媒體報道,近日科學家宣佈,遠古魚類先是具有調控發育四肢的基因,然後再慢慢地進化成3.65億年前地球上最早的有肢體動物。

美國芝加哥的研究人員一直在尋找四條腿的兩棲動物是如何從魚類進化並逐漸佔據了陸地,這是地球生物進化史上最具里程碑的進化背後所隱藏的線索,因為正是這些兩棲動物為以後的爬行動物、鳥類和哺乳動物,乃至人類的進化鋪平了道路。

在接受電話訪問時,古生物科學家尼爾·舒賓稱,我們在研究中最關注的是從鰭到肢的進化,這是最具有劃時代意義的生物進化事件。古生物科學家們通過目前地球上最古老的魚類——匙吻鱘進行研究,發現遠古的魚類在進化成有肢體的動物之前,已經具備了生長四肢基因功能。

舒賓等研究人員在基因工程方面取得了進展,發現調控四肢形成的基因在魚鰭中如何進行基因變化,這項發現並不是在所有的魚種身上都有,而僅限于那些古老的魚類。匙吻鱘現今只能在我國和美國的一些淡水區域生存,它們是最古老的“放射狀鰭”魚,它們的肉狀鰭在結構上非常接近那些進化成早期陸地生物的魚類的鰭。匙吻鱘鰭中的軟骨與陸地生物的上肢骨有著密切的聯繫。雖然匙吻鱘是古老的魚種,但是在爬行動物統治地球的時期,它們還沒有出現,匙吻鱘只是進化成爬行動物的遠古魚類的另一進化分支。

古生物學家把這種在匙吻鱘胸鰭發現的基因稱作Hox基因,它在鰭的進化中起著重要作用。他們利用分子生物學手段,通過分子標記物追蹤這些基因在鰭內的活動,發現與陸地生物四肢中類似基因的活動相似。這些結果發表在近期出版的《自然》雜誌中。

舒賓等研究人員發現的結果,與原來的進化理論出現矛盾。因為過去古生物科學家們一直認為先是環境的變化誘發了基因突變,這些突變的基因再調控了四肢的形成。而最早的森林萌芽于3.85億年前,高聳的樹榦類似于現在的棕櫚樹,有助於形成新的淡水生態系統。舒賓在去年就發現了一種被稱作Tiktaalik(意思是體積較大的淺水魚)的生物,它大概起源於3.75億年前,可以被看作魚類和最早的陸地脊椎動物之間一個被遺失的進化分支。

Tiktaalik具有魚類的特徵,但它還有頭骨、頸椎、肋骨和其他的肢體結構,與距今500萬-1000萬年前最早兩棲動物棘螈很類似。因此在基因的準備已經很長一段時間之後,新的生態系統在Tiktaalik出現的時間或稍前才形成,那時才開始真正四肢的進化。
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