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脊椎动物为了爬到食物链顶端,都加了那些天赋?

 漫步之心情 2019-01-13

腰痛、背痛、颈椎痛,我认为是现代人普遍要背负的三座大山。

也许有些人会抱怨,那么多毛病,那么多折磨,我要这脊骨有何用?

这个引子可能有点俗套,但作为一个脊椎进化故事的开头还是非常合适的。

如果把脊椎动物的进化当做一款像《孢子》那样的扮演游戏,那就是十足的“开局一条肉脊椎,进化全靠点天赋”


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从肉条一样的昆明鱼,到有能力爬行的提塔利克鱼,再到2克重的吴氏巨颅兽、5米长的巨角犀,脊椎动物是怎么一步一步走到今天的?

想要了解这段辉宏的故事,就不得不引出本篇推荐的纪录片《大卫·爱登堡之动物的崛起:脊椎动物的胜利》,老爵爷亲自开箱上手各个阶段重要的化石。


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令人骄傲的是,这其中绝大多数的重要化石都来自我们中国,在影片里我们也可以看到很多中国的优秀古生物学家亲自讲解自己的研究成果。

那么脊椎动物的故事要从哪里讲起呢?


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从中国云南著名的澄江化石群开始,这里出土了大量保存精美的寒武纪海洋动物化石,也出土了已知最早的脊椎动物——昆明鱼

可以说寒武纪早期的海洋就是我们脊椎动物的新手村。


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澄江这块化石宝地是我国古生物学家侯先光意外发现的,因为特殊的条件,这里的泥质岩层保存了大量精美的寒武纪早期化石。

寒武纪大爆发是人尽皆知的一次生物事件,它通常被描述为无脊椎生物的繁荣,但实际上就在同一时期脊椎动物也已经诞生,这比早前的认知要早了4000万年。


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对于昆明鱼而言,点出脊椎的新天赋是至关重要的。脊椎能够传递肌肉运动,两侧肌肉有节律地收缩能够产生一种波浪式的运动,也就是绝大部分鱼类最核心的运动方式。

这种全新的运动方式远比当时称霸海洋的掠食者要灵活,也正因如此,昆明鱼才能在最为残酷的寒武纪生物爆发中存活。


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不过,昆明鱼仍缺少很多现代鱼类重要的装备,它看起来就像是一个简陋的肉条,没有胸鳍也没有下颌。

今天的七鳃鳗还保留了这两大特征,它们的食物选择非常有限。


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于是,我们的脊椎动物祖先开始攀天赋树,其中最重要的便是下颌的形成。原本在胚胎期会发育成鳃条的褶皱结构变成了上下颌,这带来了更强的进食能力。


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此外,为了提高游动的灵活性和稳定性,脊椎动物的祖先又花了两个点数解锁了长在胸腹部的两对鳍。

有了这一套装备,它们已经可以与海洋霸主一争高下了。它们的其中一支转职成为了以鲨鱼为代表的软骨鱼,至今仍居生物链的顶端,称霸海洋一方。


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而另一支则继续强化装备,点出了骨骼硬化的天赋,原本由胶原蛋白形成的软骨演化出了磷酸钙晶体强化的版本,这让它们的骨骼强度更高,能够承受更剧烈的运动。


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这一支的绝大部分都继续留在海洋,演化出了非常繁荣的硬骨鱼家族,也保持着水中游动速度最快的记录。


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就在鱼类不断升级不断扩张的时候,植物和节肢动物率先开发了新大陆。而我们的鱼类祖先的一支可能迫于饱和的生态位,不得不转向未知的陆地。

要登上陆地,就要找到种不靠水的运动方式。硬骨鱼中的腔棘鱼很有潜力,它们的鳍异常强壮灵活,至今深海中还生活着两种腔棘鱼。


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但它们并不是我们的祖先,今天的陆生脊椎动物共有的特征是具有四肢五指,而现存的腔棘鱼拥有多对鳍,从骨骼的解剖结构上看,也同样不是我们的祖先。

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我们陆生脊椎动物的真正祖先被发现时,距今不到20年。提塔利克鱼拥有与现在陆生脊椎动物高度相似的四肢骨骼结构,眼睛也为了适应浅水长在了头顶,另外它拥有最早的脖子。


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上了陆地的脊椎动物继续打怪升级,随后又点下了肺部的天赋,转职成两栖动物。而两栖动物中又有一支点下了鳞片天赋,转职成了爬行动物。


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鳞片的出现已经让脊椎动物克服了体内水分流失的问题,但是还有一个最大的问题,它们的卵仍然需要在水中孵化。

我们的祖先在这个问题上花了很大的力气,琢磨出了用碳酸钙包覆卵的奇妙技能。坚硬的外壳不但能够保护卵不被挤压破碎,也让卵几乎不受干燥环境的影响。


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有了这项技能才算是完全体的爬行动物,它们也因此走上了巅峰。之后的恐龙王朝就是它们成功的例证。

至于恐龙点出的屁股天赋以及后来鸟类的辉煌,因为不是我们人类这一支,我在这里就略过不表了,感兴趣的可以自己亲自观看纪录片(有徐星教授出镜)。


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接下来就是哺乳动物的崛起了。

在哺乳动物诞生之时,脊椎动物早已经称霸了陆地,但各个“帮派”之间的实力非常悬殊。哺乳类的祖先这个时期坚持了一条重要方针:猥琐发育

哺乳动物的祖先相对于爬行动物有了一个最为重要的变化——保持体温。这让它们得以在爬行动物行动迟缓的夜晚苟且偷生。


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如今发现最早的哺乳动物来自中国,称作吴氏巨颅兽。它们仅有2克的体重应该能让人感受到“猥琐发育”的真正含义。


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为了适应夜晚的活动,吴氏巨颅兽牺牲了色彩视觉,变成色盲的同时也强化了夜视能力。此外,不依赖光照的嗅觉也成为了重要的生存技能。

另一个奇妙的变化带来了灵敏的听觉,颌骨后移为鼓膜服务,形成了我们现在三块听小骨组成的中耳结构,让吴氏巨颅兽能够感知频率更高的声音。


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如此先进的感受器官必然需要发达的大脑处理信息,因此吴氏巨颅兽有一颗与身体不成比例的大脑,这也是它得名的原因。

除了这些赖以生存的技能外,我们哺乳动物最显著的改变在于生殖和哺育后代。


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早期的哺乳动物还并没有摆脱产卵的方式,鸭嘴兽和针鼹鼠还保存着下蛋方式,但它们的蛋与爬行动物相比拥有更小的卵黄,无法支撑胚胎发育到一个能独立生存的状态。

有趣的是,导致卵黄变小的基因同时又带来了分泌乳汁的技能,恰恰解决了幼崽发育不完全的难题。而带来的变化则是卵的孵化时间变短,幼崽哺乳期跟随母亲更安全。


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更进一步,早期哺乳动物又高歌猛进,从有袋动物到胎盘动物,都在朝着胚胎不离开母体发育的方向进发。

胎盘的出现是生物进化上的一个奇迹,它不仅仅是母体给胚胎供给养分的通道,还解决了母体免疫系统排异胚胎的问题,所以其实从本质上讲,胎儿和母体是存在着竞争关系的。


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随着我们祖先的重要天赋逐渐点满,加上恐龙灭绝而腾出的生态位,哺乳动物中的胎盘动物迅速发展,接替爬行动物成为脊椎动物的代表。

在那个百废待兴的年代,哺乳动物野蛮生长,某些植食性的物种为了抵御捕食者走上了巨大化的道路。


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这期间诞生了3米高体重超过10吨的猛犸,5米长的巨角犀,4吨重的大地懒……

直到另一种生物出现,他们体型不大,也没有什么拿得出手的天赋,总是成群结队狩猎,短短百万年的跨度,就将他们势力所及范围内几乎所有巨型动物赶尽杀绝。


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百年前,他们开始进入海洋,海里的巨型哺乳动物在短短几十年里变得岌岌可危。

他们叫什么应该不需要明说了,只想强调一下,脊椎动物走过的数亿年里,点过了无数的天赋,还没有那种组合能比“智力+灵活的肢端”更有杀伤力,如果有,那就再点上“文明”的技能点。

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