化石中的魚鰭像四肢一樣用來在陸地上“行走”，被認(rèn)為是生命從海洋移居到陸地的最早證據(jù)。 從海洋到大陸，是我們的祖先在進(jìn)化史上最偉大的壯舉之一，然而深入研究及理解這一過程并非易事。最新研究發(fā)現(xiàn)，敲除了斑馬魚中參與魚鰭形成的相關(guān)基因后，魚鰭的生長受限，魚鰭中軟骨增加；而人體中的同種基因家族對于手指腳趾的生長至關(guān)重要。這暗示人體及四足動物手指腳趾可能是由魚鰭進(jìn)化而來。 起初科學(xué)家們認(rèn)為魚鰭與手指腳趾間并不必然有進(jìn)化關(guān)系。經(jīng)過三年的細(xì)心實(shí)驗(yàn)，采用新型的基因編輯技術(shù)和高靈敏度的細(xì)胞追蹤技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)了魚鰭端部軟骨與適合在陸地生存的手指腳趾間確有關(guān)系。 該研究的主要作者、芝加哥大學(xué)有機(jī)體生物學(xué)和解剖學(xué)教授Neil Shubin說：“當(dāng)?shù)谝淮慰吹竭@些結(jié)果，我大吃一驚。多年來，科學(xué)家們一直堅(jiān)信這兩者毫無瓜葛，因?yàn)樗鼈兪植煌?，手指腳趾的骨頭最初由軟骨形成，而魚鰭則是在簡單的結(jié)締組織中形成。我們的結(jié)果挑戰(zhàn)了這一想法?，F(xiàn)在，我們需要對很多東西重新思考?！?br> 基因突變使得魚類不再長鰭條 為了搞清楚魚鰭與手指腳趾之間的關(guān)系，研究人員主要針對典型的魚類模式物種——斑馬魚展開了研究。借助基因編輯技CRISPR/Cas，他們在斑馬魚中敲除了與體肢建立有關(guān)的重要基因，隨后培育了選擇性多靶點(diǎn)敲除的斑馬魚。同時(shí)，他們改進(jìn)細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)，跟蹤了特定胚胎細(xì)胞隨動物的生長發(fā)育而發(fā)生遷移的時(shí)間和位置。“這是一個(gè)激動人心的時(shí)刻，我們發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的人體和小鼠腕與指的細(xì)胞，僅在魚的鰭中出現(xiàn)。”負(fù)責(zé)細(xì)胞標(biāo)記跟蹤的研究人員Gehrke說。  標(biāo)記的小鼠來源的腕與指（趾）的細(xì)胞（左）僅存在于魚鰭（右）中，暗示上萬年來魚類使用的魚鰭可能進(jìn)化成當(dāng)代人類的手指腳趾 他們研究了魚細(xì)胞的發(fā)育過程，在一些試驗(yàn)中，從受精開始一直追蹤到這些細(xì)胞發(fā)育形成成年魚鰭的一部分。以往研究證明，Hox家族基因（Hox D and Hox A）與小鼠腕和指趾發(fā)育相關(guān)。敲除這一基因后，小鼠就不再發(fā)育出腕與指/趾。于是，針對斑馬魚這一現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)室主要研究了Hox基因。當(dāng)敲除了同種Hox基因，斑馬魚的鰭長明顯減小。通過高能CT掃描儀，在缺失這些基因的魚鰭中能看到一些非常細(xì)小的結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示缺失這些基因使鰭條消失，而魚鰭中由軟骨組成的細(xì)小骨頭卻增加。研究人員猜測，Hox基因的改變阻止了細(xì)胞從魚鰭底部向端部遷移，從而使細(xì)胞堆積在魚鰭底部而形成軟骨組織。這表示上億年前很可能是一次基因突變使得魚類不再長鰭條，而長出了更適合陸地生活的軟骨組織。 研究人員表示，雖然這一結(jié)果仍有很多方面有待探索，包括對Hox基因開展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，理解其在魚類和人類中使用同一種細(xì)胞群而形成如此不同結(jié)構(gòu)的機(jī)制。未來可能需要開展新的探索，以尋找更多的從鰭過渡到四肢的化石中間物——例如第一個(gè)作為原始魚類和四條腿動物之間連接的提塔利克魚（Tiktaalik）化石。  我們的祖先是條魚 生物大約是在五億四千萬年前那之后才開始演化出堅(jiān)硬的身體組織，所以我們很少發(fā)現(xiàn)早于那時(shí)的生物化石。那段時(shí)期的沉積巖中突然大量出現(xiàn)化石，這個(gè)現(xiàn)象稱為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。 演化論告訴我們，加拉巴哥群島上兩只來自同個(gè)族群但個(gè)體特征不太一樣的鷽鳥后代，最終會在天擇機(jī)制下產(chǎn)生出新物種。假設(shè)我們認(rèn)為兩棲類是從魚類演化而來的，那么地球上就應(yīng)該會存在某個(gè)介于魚類與兩棲類之間的物種，也就是一只“有腳的魚”。 魚化石已經(jīng)在三億八千萬年、而兩棲類化石也在三億六千五百萬年的巖石中找到，所以1999年一位下定決心、且有充足資金做后盾的考古生物學(xué)家蘇賓（NeilShubin）和他的團(tuán)隊(duì)，選擇到闊而淺、約三億七千萬年的河床里去尋找沉積巖。他們在北加拿大努納武特省的艾士米爾島，歷經(jīng)幾次徒勞無功的遠(yuǎn)征后，2004年終于挖出了這塊如假包換的生物化石，命名為“提塔利克魚”。 化石中的魚鰭像四肢一樣用來在陸地上“行走”，被認(rèn)為是生命從海洋移居到陸地的最早證據(jù)?；械聂~，約九英尺長，頭部扁平，牙齒鋒利，長相混合了魚和鱷魚的特征，在較淺的淡水中捕獵。  |
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