河马

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为什么鲸类的鳍骨就好像人手一样,也有五个 [复制链接]

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本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

有一位童鞋向我提了一个非常有意思的问题——为什么鲸鱼类的鳍骨就好像人手一样?

这个问题本身就是一个冷知识了,不过还是有一点小小的,不严谨的地方。虽然大家喜欢把鲸当成鱼,也称其为鲸鱼,但我一般会称其为鲸,因为它们可不是鱼,是货真价实的哺乳动物。

鲸与猪是同一个祖先?

鲸属于脊索动物门、脊椎动物亚门、哺乳纲、真兽亚纲、偶蹄目。

偶蹄目?是的!鲸与猪、牛、羊是同一个目分类下的,这是经过遗传分子学鉴定与化石证据分析后的双重答案,在过去很长时间里,动物学家一直不知道鲸算是哪个分类下,所以单独给它们开了一个“鲸目”。但是后来随着化石证据的逐渐补齐,我们终于找到了鲸下水前和下水过程中的证据。

在年代,在印度和巴基斯坦发现的一种四足动物被鉴定出与鲸有亲缘关系,因而命名为巴基鲸,不过这种动物还是以陆生为主的。之后又发现了一种更加过渡阶段的化石——走鲸,后来陆续发现了雷明顿鲸、罗德候鲸、原鲸、矛齿鲸、龙王鲸等化石,它们的体态越来越适应水生,后肢也越来越短小,最终变成了我们熟悉的——鱼的模样。

在通过对DNA的鉴定,最终确认现存与鲸关系最密切的物种是河马,在万年前与鲸类有共同的祖先。

在现在的陆生动物中,有很多动物都是五指的,从青蛙到蜥蜴,从蝙蝠到鳄鱼都是如此,就像我们人类一样。有一些动物在进化路途中为了适应环境,失去了一部分指,比如偶蹄目的猪失去了拇趾,奇蹄目的马失去了除中指以外的所有趾。还有一些动物为了适应抓握需求,将身体的某些骨骼进化成了伪指,变成了六个,比如熊猫和鼹鼠。

在鲸与陆上上的亲戚分道扬镳之前,它们的祖先还保留着五指的特征,虽然后来猪与河马退化了一根指头,变成了偶蹄目,但是鲸并没有,它们的五指合并在一直,其中的骨骼保留了下来,变成今天我们看到“鳍里藏手”的样子。

为什么是五指?

如果不想了解更多的话,到这里问题也就结束了。不过如果你的求知欲不止如此的话,一定会继续追问——为什么所有陆生四足动物的祖先都是五指呢?

这就要追溯到所有陆生动物登陆的时候了,大约是在3.8亿年前,有一类鱼在海洋中过得很不好,它们与我们常见的鱼并不相同,现在我们在市场上可以买到的鱼都有一个共同特征——所有的鳍均由平行排列的骨质鳍条组成,也就是高度功能化的鱼鳍和鱼尾,它们被分类为辐鳍鱼。

在我小的时候,听说所有陆地动物都是从海洋中登陆上来时就一直有一个困惑——为什么这些鱼看起来不像是能进化出四肢的样子,如果要长出四肢来,这些骨质鳍条要如何长出肌肉组织来呢?

不得不感慨一下,我小时候还挺善于思考的,这确实是一个问题,事实是辐鳍鱼都没有登陆的可能性,这种生理结构太适应水中生活了反而断绝了未来的可能性,而只有在海洋中过得不好的那一支鱼类,也就是肉鳍鱼才完成了登陆的壮举。

所谓肉鳍鱼就是指鱼鳍不是骨条而是由肉和骨骼组成的鱼,这种鱼因为结构不如辐鳍鱼高效,现在已经相当危险了,只遗存了四个物种。但是正是因为有肉在鳍上,才让肉鳍鱼可以借助前肢在泥泞的沼泽中匍匐前进,这就是登陆的前身——滩涂生活。在那一时代发现的化石有真掌鳍鱼、提塔利克鱼。

在适应半水生活的过程中,肉鳍鱼的胸鳍与腹鳍不断增粗,顶端也向着宽大扁平发展,最终在3.65亿年,出现了一种里程碑式的物种,第一个不以鱼对其命名的动物——棘螈。

棘螈是第一种明确拥有四肢的动物,无论前后都有8根指头,同时代的涂氏螈有6根指头,还有鱼石螈有合并成5根的六七根指头。正如你所见,那个时代的登陆动物拥有多种不同的指头数量,但是就算大家都登陆了,竞争也是存在的。

在大约3.5亿年前后,五指动物就渐渐占据了优势,这个数量的指头可以同时满足灵活度和牢固。不过要注意的是,5这个数字并不特殊,并不比4根或6根更有优势,只是因为自然中的一个意外而已。

我是酋知鱼,一个有点东西的科学作者,欢迎

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