早期陆生动物跳过了蝌蚪阶段
从小开始 目前的两栖动物发育可能并非早期陆地脊椎动物的典型特征。几十年来,生物学家认为早期四足动物,这些早期脊椎动物在3亿多年前开始征服陆地,发育过程与现代两栖动物类似——以纯水生的蝌蚪开始生命,然后变形为陆生成体。野生动物园的研究助理杰森·帕多(Jason Pardo)说:“很多这一切来自于古老的‘自然台阶’理念:你有鱼,然後演变成下一阶段的两栖动物,然後两栖动物演变成下一阶段的爬行动物,爬行动物再演变成鸟类和哺乳动物。”我们从未有证据表明早期四足动物具有两栖动物的生活方式;我们假设这一点是因为这令人直观地理解。“如果你已经作为生命周期的一部分正在从水转到陆地,转变就更容易,”帕多说。 但现在,一项新的《科学》研究显示,帕多与阿尔詹·曼(Arjan Mann,野生动物园早期四足动物的助理策展人)共同撰写的论文表明,我们对开始在陆地生活的第一批四足动物的一些基本假设可能是错误的。 宝贝怪物 研究人员的研究主要集中在已经灭绝的大型捕食者——胼手足类动物(embolomers)上,这种动物大约在3亿年前生存。胼手足类动物的外观像是鳄鱼和鳗鱼的交配,长有充满尖锐牙齿的大头,然后是长长的、像鳗鱼一样的身体。它们具有短而粗壮的四肢,主要适合在水中划水,但也能够在陆地上笨拙地短暂活动。它们被认为是最早实现部分从水生转到陆生生活的脊椎动物之一。 这些动物的长度可以超过三米,但为了理解它们生命周期的最初阶段,科学家们专注于检查一些厘米级的幼体。研究中最重要的标本之一是FMNH PR 1082标本,这是一块在野生动物园收藏中待了几十年的胼手足类化石。 “我想它在那里已经有50或60年了。它最初是由一位收藏家发现的,”曼说。由于其很小的体型,这块化石最初被归类为不同的四足动物物种。但通过现代成像技术,如电子显微镜,帕多和曼意识到,化石实际上是一个非常年轻的胼手足类个体,在它甚至还没有能吃到第一顿饭之前就已经死去了。“我们能够识别出将它与胼手足类动物联系起来的特征,如脊椎的形状、尾部的放射状脊柱和漂亮的小牙齿,”曼说。团队还意识到,这只年轻的胼手足类动物看起来像是一个微型成年体。更重要的是,这个个体有一个腹部卵黄,这是胎儿在孵化前内部化进入其体腔的一小部分卵黄囊,以作为能量储备。(根据研究人员的说法,这一内部卵黄团暗示先祖四足动物的卵相对较大且富含养分,类似于爬行动物和鸟类下的卵,而不是两栖动物和鱼类下的小卵。)尽管刚刚孵化,但该标本缺乏蝌蚪应该有的外部鳃,同时它的骨骼中有骨化的迹象——这是一只年轻个体,但它并不是蝌蚪。生命周期中这么早缺乏蝌蚪阶段,暗示这一动物的生命循环中没有变形,这引导帕多和曼假设早期四足动物的发育是直接的,就像后来出现的爬行动物或哺乳动物一样。 然后,他们开始查看其他化石,以确保FMNH PR 1082不是某种例外。结果发现,它并不是。跳过蝌蚪 为了确认这不是个别案例,团队观察了第二个更小的胼手足类幼体,也没有外部鳃的迹象。一旦得到这个确认,团队开始检查美国其他博物馆的化石收藏,寻找其他古代谱系的幼个体,以查看缺失的蝌蚪阶段是否是一个更广泛的进化趋势。 他们发现了一只小小的Phlegethontia longissima的幼体,这是一种完全失去了四肢的早期四足动物。它们的头部以大眼睛为主,颌骨部分骨化——但同样,没有外部鳃。接着,研究人员开始进一步考察进化树上的早期物种,这些物种尚未完全从鳍转变为肢体。他们集中分析那些历史上被认为是肺鱼幼体的化石。帕多和曼的重新审视表明,这些实际上是年轻的巨鳕鱼类(megalichthyids),这是早期的鳍状四足动物,早于胼手足类动物20至30百万年。这些标本中最小的只有两厘米。在某些情况下,多个个体一起保存在同一重结晶物中,这表明这些动物可能在孵化后的一段时间内仍然保持在群体中。但即便是这个物种也表现出
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