古生物化石揭示最早陆生脊椎动物并非我们想象的那样，研究人员称

前所未见的刚孵化的类似鳄鱼的生物化石，让我们对水生祖先如何征服陆地有了新的认识。

最终演化出人类的早期四足脊椎动物（四足动物），在大约4.19亿至3.59亿年前的泥盆纪首次踏上陆地，泥盆纪是动物进化史上最重要的时期之一。

现在，周四（6月18日）发表在《科学》杂志上的一项新研究揭示，这些早期四足动物不太像两栖动物，而与人类更为相似。新证据表明，它们并不像今天的许多两栖动物那样在发育过程中有一个蝌蚪阶段，而是直接发育——从小型个体直接长成大型个体，就像它们的祖先一样，也像人类和许多其他动物一样。

专门研究早期四足动物的剑桥大学访问学者蒂姆·史密森表示，这项研究对我们理解早期四足动物的生殖发育生物学做出了重要贡献。他并未参与这项研究。

史密森在给《生活科学》的一封电子邮件中说，这表明“最早踏上陆地的四足动物能够依靠其祖先成功的生殖和发育策略”。“直接发育让生存更容易——少了一件需要操心的事！”

这项新研究部分基于一种名为“始椎类”的早期陆生掠食者的化石。这些动物外形介于鳄鱼和鳗鱼之间，在3.5亿至2.8亿年前的石炭纪和二叠纪时期称霸河流、湖泊和沼泽。虽然这些生物成年后可以长到超过10英尺（3米）长，但这项研究揭示了来自芝加哥附近马宗溪的罕见化石，这些化石保存了刚孵化出来、只有几天到几周大的始椎类幼体。

“这些化石展现了这些动物生命最初阶段极为细致的画面，在整个这一进化分支上，我们以前从未见过这样的东西，”研究合著者Jason Pardo告诉《生活科学》。他是立陶宛维尔纽斯大学进化生物学博士后，也是芝加哥菲尔德博物馆的研究助理。

这些化石没有显示出外鳃和其他类似蝌蚪特征的证据，而研究人员原本以为早期陆生动物会有这些特征。研究人员随后检查了“从鳍到四肢的演化过渡”之前和期间的其他化石，但也没有在其中发现类似两栖动物生命周期的证据。

“自从我们开始理解进化以来，就一直默认这样一个说法——我们是如何从水中过渡到陆地的，”Pardo说。“但事实上，真实的情况完全不是这样。”

科学被颠覆了吗？

菲尔德博物馆发布的一份声明称，这项研究颠覆了科学家对动物如何登上陆地的理解。然而，《生活科学》采访的专家并不同意这一说法。

“马宗溪的材料非常棒，这项研究很有趣，对化石的解释也很站得住脚，但我不认为结果有多么令人惊讶，”瑞典乌普萨拉大学进化生物学教授佩尔·阿尔伯格在给《生活科学》的一封电子邮件中说。

阿尔伯格没有参与这项新研究，他专门研究四足动物的早期演化。他指出，科学家们已经知道一些早期四足动物有一个类似于现代蝾螈的幼体阶段——即那些属于离椎目（Temnospondyli）的动物，他将其描述为现代两栖动物的祖先类群。然而，他主张这并不意味着科学家们假定所有早期四足动物都是一样的。

“近年来没有人主张每一个早期四足动物都有这样的幼体阶段，或者这对让动物能够登上陆地至关重要，”阿尔伯格说。“我的意思是，我一直处于这个研究领域的核心，工作了40年，我压根没想过这个问题。”

对此，帕尔多表示认同，该领域的专家认识到数据并不支持早期四足动物具有类似两栖动物的发育方式。然而，他认为即便是专家，也仍然会对变态发育——一个重大的发育转变，就像蝌蚪变成青蛙——以及类似两栖动物的身体做出假设。

研究合著者阿尔扬·曼是菲尔德博物馆早期四足动物的助理策展人，他2016年读博期间去菲尔德博物馆时，第一次看到了该研究中第一个幼体embolomere（一种早期四足动物）化石。当时，这块化石还是一个谜。

曼和帕尔多多年来一直在琢磨这块化石到底是什么，直到加拿大自然博物馆使用扫描电子显微镜进行高分辨率扫描，才确认这个古老生物是一种embolomere，据博物馆声明。

“我觉得杰森和我都知道，我们搞到了一个大发现，因为这种动物的化石，以及早期四足动物进化中这个阶段和发育状态的化石，以前从未被发现或研究过，”曼在邮件中告诉《生活科学》。

html

除了楔椎类动物，研究人员还观察了在登陆过渡之前的大鳞鱼科鱼类，以及在登陆过渡期间的无肢、蛇形生物——游螈类（一种无肢、蛇形的早期四足动物）。他们说，所有这些都显示出直接发育（即不经过变态发育阶段）的迹象。

曼恩说：“我认为这项研究最重要的收获是，在科学研究中，我们应该始终敢于挑战传统观念，尤其是当这些老观点缺乏充分依据的时候。”