从鱼到人的进化过程

　　地球上的生命有太多的故事，而其中最令人难以置信的，却是有关我们如何得到双腿的故事。科学家相信，很久很久以前，有一条鱼登上了陆地，长出 脚，开始走路。这是生命史上最重大的事件之一——因为那条鱼正是我们人类的祖先。不过，那条鱼是怎样长出脚的，又为什么要长出脚呢。一个多世纪以来，哪怕 最优秀的科学家也无法回答这个问题。他们倒是有一个向导，就是进化论的创始人——查尔斯·达尔文。达尔文说过，答案就躺在岩石堆里。在某个地方，一定可以 找到某些化石，而这些化石能说明一切。于是，古生物学家走遍了世界，只是为了找到它们。不幸的是，这么古老的化石实在是太少太少了。

四足动物的故事

　　科学家找得越久越多，就越意识到有一种重要的化石不见了，这成为对整个进化论的一大挑战。而有关我们是如何获得双脚的故事，也就变成了对“终极 失落化石”的追寻。早在150年前，这种连续不断的追寻便开始了，起因仅仅是一项简单的观察结果：好大一群看似无关的动物，其实都是相关的——它们都有四 肢，所以它们被统称为四足动物。

　　人是四足动物，因为人有两只手、两只脚，猫、狗、马很明显也是四足动物，事实上，所有哺乳动物 都是四足动物。鸟、青蛙、蜥蜴，甚至没有脚的蛇，和看似没有脚的鲸，也都是四足动物。所有四足动物，无论各自看上去多么千差万别，其表皮下面的结构却基本 相同。对这一事实，科学家也感到迷惑。恐龙有脊骨，人也有脊骨，四足动物都有脊骨；也都有盆骨连接在脊椎上，用来支撑体重；同样都有胸廓，用来保护心脏和 肺。四足动物都通过鼻孔呼吸空气，其四肢的顶端都由一根骨头组成，下面则都有一对骨头伸向手或脚，而且手指或脚趾看来从未超过5根。不仅恐龙和人是这样， 就连鲸也是如此，在鲸的鳍状肢下面，照样有5根指头。这种相似性使科学家相信，所有四足动物一定都来自于一种共同的祖先。为证明这一点，他们认为只需要两 种化石。首先，需要最早登上陆地行走、而且是用4只脚、并且每只脚都有5根脚趾头的四足动物；其次，需要最早长出脚的鱼，正是这种鱼变成了最早登陆行走的 四足动物。找到这两种动物的化石，对它们进行比较，找出它们之间的区别，就可知道鱼为什么会长出脚来。

有一条重要线索引导科学家进行探寻，那就是这一进化很可能发生在4亿年前的泥盆纪。可是，泥盆纪离现在如此之久远，以至于连那个时代的石头如今也难觅踪 迹，更不用说什么化石了。但是，科学家知道，在泥盆纪以前，陆地上没有行走的动物，而在泥盆纪以后，陆地上到处都是行走的动物，因此四肢的进化一定是在那 时发生的。教科书上说，泥盆纪可真是酷热难耐的时期，几乎没有什么生物能在陆地上存活，连植物也不例外。那时的陆地可真是一片贫瘠、空荡的荒野，了无生 机。这就是说，当时地球上的绝大多数生物只能呆在水中。这是鱼的时代，其中的一条鱼——最早长出脚的鱼——的化石，就是科学家们需要找到的第二种化石。可 以说，人也是一条鱼，准确一点，从鱼进化而来。

找到祖先了吗

　　寻找那条鱼的化石好像并不难。到19世纪快要结束的时候，科学家的目光都集中在了一类鱼的身上，它们就是生活在泥盆纪的圆鳍类。

圆鳍类的鳍里有着独一无二的骨结构，似乎是人类大腿和手臂的前身。尤其是其中一种圆鳍类——早已绝迹了的掌鳍鱼，更是具备所有的腿骨，只是缺少脚和趾。于是，科学家们认为这条鱼正是我们所有人的祖先，是我们没有四肢的祖先。

20世纪初期，有学者提出了一种理论，用来解释这条鱼为何会进化出腿来，并开始行走。那个残暴的泥盆纪太阳，一定是大旱的根源。原本生活得自由自在的鱼儿 们，一下子被困在了日益干涸的水塘里，直面死神。为了活下来，一些掌鳍鱼不得不逃离水坑，寻找深水区。于是，就像现在的跳跳鱼一样，掌鳍鱼拖着自己的鳍， 勉强“走”上了陆地。其中一些掌鳍鱼开始在陆地上演化，它们的鳍变成了四肢，并且长出5根手指和5根脚趾，从而开始行走。这样，它们就变成了四足动物，成 为我们的祖先。它们之所以会长出四肢，是因为只有这样，它们才能做我们都会做的事：在陆地上行走。“水塘干涸”理论看来便解释了一切——我们为何会长出四 肢，以及我们是从什么动物进化而来的。要想证实这一理论，只需找到地球上最早出现的那种四足动物——那种鱼一登上陆地便演化而成的动物，即前面所说的第一 种化石。如果正如科学家预料，这种动物恰有5根手指和5根脚趾，那么便大功告成了。为此，许多科学家多年来一直在努力寻找这种神秘的动物化石，却未能找 到。

　　要想见到露出地面的泥盆纪岩层，只有到世界上为数不多的几个地方去，其中之一是格陵兰。于是在20世纪30年代，一组瑞典 科学家多次造访了此处，其任务正是寻找第一种有腿的动物。在这组专家中，寡言少语、固执己见、在整个古生物学界都最不招人爱的埃里克·贾维克，却找到了人 们梦寐以求的东西——最早长出腿脚(而不是鳍)的动物。贾维克把它称作鱼石螈。

　　从达尔文时代之后的1859年开始，人们就一直 在寻找这种意义重大的动物，而今终于找到了，这当然令整个古生物学界欢欣鼓舞。现在贾维克所要做的，就是尽可能地重建这种古怪动物的解剖结构。这一切当然 需要较长的时间，尽管贾维克是一名非常出色的解剖学家，而且自1948年就已开始工作，却直到1996年才完成基本分析。其间他完成了两篇论文，证实了现 行的理论。贾维克说，鱼石螈确实是一种在陆地上行走的四足动物，它有5根手指和5根脚趾。由此，我们为何会有手脚这个谜便得到了回答：当掌鳍鱼拖着鳍挣扎 登陆之后，它便演化成为最早的四足动物——鱼石螈。这与科学家的预测完全一致。

但立即有人指出，贾维克的说法有很大漏洞，鱼石螈很可能不是直接从掌鳍鱼进化来的，因为二者之间差异太大。鱼石螈是完全成形的四足动物，也就是说它有胸 廓，盆骨连接在脊骨上，肢体上有指头和趾头。而掌鳍鱼仍然是鱼，尽管它已有原始的腿骨，却未显示出多少向四足动物进化的其他特征。这就意味着，必须找到一 种“中间动物”，它能显示从鱼向四足动物的转变的确发生过。因此，这种“中间动物”应该既能行走，又是一半像鱼、一半像四足动物的动物。“中间动物”也就 是达尔文所称的“过渡形式”。“过渡形式”正是进化理论的核心，因为它们表明一种动物能够变异成另一种动物。当环境条件发生剧变时，进化过程中就会出现“ 过渡形式”。那些不能适应新环境的动物会灭绝，但偶然的变异最终往往是保证存活的关键。随着一群古怪的变异动物在新环境中挣扎求生，其中大多数会很快消 亡，只有少数将变成“过渡形式”动物，即半像旧动物、半像新动物的“中间动物”，而新动物将完全摒弃旧的生活方式。“过渡形式”的化石，因此成为所有物种 演化中最重要的化石。

发现活“恐龙”

　　不过，“过渡形式”同时也是最罕见的动物种类。从它们的性质不难 看出，它们不仅数量很少，而且又只生活在一个非常短暂的过渡时期，当全新的动物演化出来之后，“过渡形式”即彻底消失。事实上，多年来只有一种被认为是“ 过渡形式”的动物——始祖鸟，它被一些科学家认为是有羽毛的恐龙，标志着恐龙向鸟的过渡。推测起来，“过渡形式”会很快被其自己的、更发达的后代所取代， 这种“过渡插曲”在生命演化史中相当短暂，参与过渡的物种数量及每个物种的个体数量，看来都相对很少。

　　而麻烦在于，如果在掌鳍鱼和鱼石螈之间找不到半鱼半四足动物这一“过渡形式”，就无法透彻解释我们为什么会长出腿脚。

　 　如果科学不能确凿地说明鱼如何进化成四足动物，神创论者便振振有词。西方一名身为博物馆馆长的神创论者说：现在的化石数量，该比达尔文时代多出许多了 吧?光我们博物馆就有差不多257块不同种的化石。如果进化论没错，其中总该有哪怕几块“中间动物”的化石吧?可为什么一块也没有?恰恰相反，每种动物看 来都非常成形，没有祖先，也没有“过渡形式”。据此，神创论者更坚持说，世界是按照神的旨意，在6天时间内创造出来的，所有动物当然也是由神创造的，所谓 “进化”是根本不存在的。科学家也认为，尽管“过渡形式”数量稀少，存活时间又短，成为化石的机会也很少，但是如果连一块这种化石也找不到，那么神创论对 科学的挑战就将继续下去。于是，古生物学家铁了心，一定要找到鱼和我们最早的祖先之间的“过渡形式”。

　　1938年，就在这一年 的圣诞节前夕，南非东伦敦博物馆的管理员、31岁的梅约丽女士，来到当地码头边撒网捕鱼。一网鱼上来，其中一条她从未见过的怪鱼引起了她的注意。这条丑陋 的鱼长约1．5米，体色是金、银、蓝、绿错杂，还有白色的斑点。最令她吃惊的是，这条鱼的鳍简直与众不同。她立即把鱼带回博物馆，作了防腐处理，接着请另 一名南非专家辨认这条鱼。这名老专家见了鱼后惊呼：“哎呀，小姑娘！这可是全世界的头条新闻哩，它是一条腔棘鱼！”要知道，腔棘鱼是生活于泥盆纪的一种圆 鳍类，人们以为它早在7600万年前就已灭绝了哩！而今发现它竟然还活着，就好比找到了一头活体恐龙或一只活的始祖鸟。当时的整个科学界，理所当然地惊呆 了。此后的好几十年里，腔棘鱼一直被认为是鱼和四足动物之间的“过渡形式”。不过，当时无人对它有足够了解，人们只把它当成是一种活化石。发现第一条腔棘 鱼后的第13年，终于找到了第二条活的腔棘鱼。结果却令人大失所望：它并不会用鳍行走，而只会游泳，也就是说，它只是一条鱼，而不是“过渡形式”或“中间 动物”。

手指七八根

　　又是30年过去了，依然没有找到“过渡形式”，也就是没有找到用鳍行走、并最终进 化成我们有脚的最早祖先的鱼。一直到了1981年，古生物学的“复仇天使”终于降临了。这一年，金妮·克兰克完成了她的毕业论文，来到英国剑桥大学动物学 博物馆工作。金妮一直梦想着能加入到探索“我们为何会长出脚”之谜的队伍中，正在这时，一位同事对她说：别担心，机会马上就到。这位同事带来了一本学生笔 记，是一名学地质的学生写的，他曾于1970年去过格陵兰。他写到，尽管他了解岩石，很不了解化石，却在格陵兰的山上发现了大量鱼石螈化石。虽然他语焉不 详，但却好似一声惊雷。要知道，当时世界上仅存由贾维克找到的鱼石螈化石。金妮当即决定去一趟格陵兰。到达目的地之后的两星期过去了，仍未找到那位学生描 述的地方。正当金妮开始认为自己可能找错了地方时，却出现了惊喜——吹开覆盖的尘土，她看见了一副头骨的一部分。

　　金妮找到的并不是鱼和四足动物之间的“过渡形式”，但同样是罕见的发现。这是另一种泥盆纪的四足动物，叫作刺棘螈。刺棘螈与贾维克的发现不同， 但明显来自同一祖先，因而也与人类相关。刺棘螈是迄今为止发现的第二种泥盆纪四足动物。金妮带了十多块刺棘螈化石回剑桥，但直到1990年，这趟旅行的真 正重要性才浮现出来。当时，金妮的一名同事开始分析金妮已放弃的刺棘螈化石样本。当他准备从岩石中挖出刺棘螈的“手”时，他想一定会找到5根手指。令他大 吃一惊的是，他最终找到的手指不是5根，而是

　　8根!再进一步核实，没错，刺棘螈的一只手上真有8根指头!这就是说，所有教科书上都写错了——因为最早的四足动物根本不止有5根手指!这立即引出另一个疑问：如果连100年来探寻背后的最基本假设都不正确，那么其他还会有错吗?

　 　科学家现在相信，我们最早长出脚的祖先一定会有多根指(趾)头。经过漫长的进化过程，最终减少到5根。由此看来，另一个基本假设——脚进化出来的最初目 的就是为了方便行走，也可能不成立。观察刺棘螈的肢体可以看出，与其说它的肢体像用来承重、走路的，还不如说更像用来划水的。这就意味着我们的脚之所以会 进化出来，最初可能与在地上行走毫无关系。

　　金妮从格陵兰带回的化石也包括鱼石螈，也就是贾维克发现的四足动物。在对刺棘螈的分 析改变了一切旧认识之后，金妮自然想到了再数一数鱼石螈的趾头数量。结果发现，鱼石螈有了根趾头，而不是贾维克所说的5根。不仅如此，与贾维克说的不同， 鱼石螈的脚也不是用来行走，而是像桨一样划水。此时贾维克已过世3年，是不是他当时弄错了?或者是不是他故意作假?无人知晓。金妮的发现意味着，有关“我 们为何长出、又如何长出四肢”的科学探索，必须全部重头再来。现在，科学家需要的就不仅是从鱼向四足动物的“过渡形式”——尽管这个“过渡形式”仍未找 到，同时他们还得重新回答：“我们为何会长出四肢”。为什么会有动物需要脚，而脚又不是用来走路?

原来是这样

　 　终于在美国宾夕法尼亚州的雷诺沃山谷，科学家找到了答案。在山谷密林之下，是一片泥盆纪的红色砂岩。1993年，一个孤独的“化石猎手”来到这里，他就 是美国费城自然科学院的戴斯齐勒博士，他因在雷诺沃山谷发现了两种新的泥盆纪四足动物，而一举成名。其实，真正把他和雷诺沃山谷载入“化石狩猎”传奇的， 却是他对这里独特地貌的分析。在所有红色岩石中间，都有一个宽阔的绿色岩层。它们是什么呢？是植物化石，是埋在了岩石中的绿色植物。把泥盆纪四足动物和植 物化石放在一起，戴斯齐勒就有了突破性的重大发现。这样，科学家能第一次重建最早的四足动物发展演化所在的真正环境。结果表明，泥盆纪的地球陆地并非教科 书上所写的荒野一片，没有一棵草或树，恰恰相反，那时的陆地更像雨林，不仅有似蕨类的植物，而且有30米高的参天大树，植物种类繁多，堪称一个复杂的生态 环境。

　　教科书又一次错了。地球也许曾一度荒芜，但到了泥盆纪末期，地表已变得异常湿润，森林茂密，大河长流。大河与陆地之间， 又分布着全新的生态环境：沼泽湿地。最早的四足动物，正是在这种全新的生态系统中进化出来的。事实上，正是沼泽湿地激发了重要的进化过程。至泥盆纪快要结 束时，地球上的动植物第一次以一种重要而永恒的方式生活在了陆地上，许许多多开放的小生境正等待它们去开发。这些小生境正是这个水世界的边缘。在缠结交错 的植被中，拥有肢体和指(趾)头，使四足动物比鱼更具有独特的优势。四足动物的鳍状肢体，很可能是被用来方便在诸如沼泽湿地的复杂环境中移动身体。比如， 沼泽湿地中有树枝垂下来，四足动物借助树枝，就能更好地觅食或逃生。戴斯齐勒还找到了泥盆纪的一种巨型圆鳍鱼化石，它们是可怕的掠食者。这种鱼长达3米左 右，对早期四足动物来说，躲避它是重要的求生手段之一。这样，“我们为何会长出四肢”之谜终于解开了。肢体的最早出现不是为了行走，而是为了在沼泽湿地之 间移动，就像现在的北美洲大儿鱼、火蜥蜴一样。然而，还有一个谜仍没有答案：从鱼向四足动物的转变究竟发生过没有?如果发生过，那么半鱼半四足动物这种“ 过渡形式”到底在哪里?只有回答了这个问题，神创论才能被彻底驳倒。

　　为了找到半鱼半四足动物，曾与金妮同去格陵兰的学生伯·阿 博格(如今是他是伦敦自然博物馆研究员)随后开始进行全球性寻访。2000年，他来到了东欧拉脱维亚一家很不起眼的博物馆。在这里，年轻的古生物学家阿博 格博士随机抽取化石样本。放样本的一个个抽屉已经30年没人动过了，不过，由于找了这么多年也没找到半鱼半四足的“中间动物”，所以阿博格并未指望这次能 有什么意外收获。不料，奇迹出现了。在一个抽屉中，阿博格发现了在世界其他任何地方都未曾见过的动物化石。他的专业眼光告诉自己，这块仅有几厘米长的颚化 石正是人们梦寐以求的“过渡形式”——半鱼半四足动物。通过对比分析，他证明了自己的判断。证明方法是：把能够区别鱼和四足动物的解剖结构特点输入电脑， 其中一些区别很明显，比如化石样本是有肢体，还是有鳍；另一些区别则很微妙，比如血管或骨头的位置。这些微小的细节，能使科学家从哪怕一小块化石片上辨认 出它是什么动物，并把它放在其他相关动物的进化枝上。结果，圆鳍鱼的颚骨在一边，泥盆纪四足动物的颚在另一边，拉脱维亚半鱼半四足动物的颚恰好在两者中 间。尽管是绝无仅有的证据，它却证明了由鱼向四是动物的演变确确实实发生过。这一发现自然轰动了世界。这一“过渡形式”动物还有一个奇怪之处：它有7排牙 齿，这与任何已知的其他动物都不同。这一点暗示，发生从鱼向四足动物变异的“过渡形式”不止有一种，但其中只有一种最终成为人类的祖先。

　 　至此，一个长达3．6亿年的谜终于彻底解开了，它就是达尔文关于人是怎样长出双脚的理论。简而言之，陆地和水中的植物在圆鳍鱼中引起了变异大爆发，其中 最成功、最经得起时间考验的变异者，长出了肢体和肢体上的指(趾)头。在这个森林、大河旁点缀着沼泽湿地的新世界里，一种全新形式的生命诞生了，因为沼泽 湿地模糊了在水中和不在水中的界限。正是从这些沼泽湿地，我们最早的祖先开始爬上了陆地。这一过程并非是预先注定的，而是一系列偶发的进化事件，但它确实 发生了。就这样，那种动物的子孙后代最终继承了地球，而这个不知是第多少代的后代，正是你、我、他、她——是我们人类。