加拿大發現3.8億年前長了手指的魚？它們的手能幹嘛？

一個非常有趣的發現，將可能填補人類演化史上的一段缺失的重要環節，據加拿大科研團隊的研究，這種魚的化石掃描重建後顯示，它的鰭結構和人類的手臂和手指非常相似！

Elpistostege魚

一條長了手指的魚？

Elpistostege魚的化石最早應該追溯到1938年，考古學家在加拿大米瓜沙國家公園的懸崖首次發現了這種魚的化石，但由於結構不完整，古生物學家未能瞭解到這種魚的真正形態！直到2010年在在加拿大魁北克米瓜沙國家公園的埃斯庫米納克地層中發現了一具這種魚的化石！

加拿大米瓜沙國家公園

艾爾皮斯托斯特格·沃森魚化石

這條魚的化石相當完整，使得研究團隊可以使用斷層掃描技術重建這條魚的形態，當X射線斷層掃描將整條魚的結構建立起來時，科學家被它魚鰭部位的結構吸引住了，因為這條魚的鰭和現代魚類完全不一樣，而是類似與一種從鰭到手腳之間的轉變！

鰭（左）與人的手（右）

魚鰭的骨骼和人類的手腕部+手指結構幾乎都能一一對上，唯一的差別就是長短和位置，魁北克大學（Rimouski）的Richard Cloutier博士認為，Elpistostege魚演化出這種具有支撐能力的鰭部的目的是在潛水中支撐身體，甚至可能在海岸或者礁石上短暫的匍匐運動！

魚鰭中複雜的骨骼結構，可以更有效的支撐Elpistostege魚的身體，因為它會使魚鰭更柔軟但卻仍然具有支撐力！這種魚生活在3.93億年-3.59億年前的泥盆紀，研究人員認為，Elpistostege魚補上了脊椎動物或者是背骨動物如何從海洋走向陸地重要的一環！

皮斯托斯特格·沃森魚的生存場景示意圖

Elpistostege魚的體長達到了1.57米，它長著厚厚的鱗片，類似鱷魚的身體以及三角形的大嘴巴，古生物學家認為，這種魚在泥盆紀晚期的海洋中也是一種兇猛的掠食魚類，

“手”的演化之謎

地球上的萬千動物中大約有3萬種四足動物存在各種型別指部結構，在數量和長度以及位置和指骨的形態都有些許不同，關於古生物中的化石關於指部的演化史在各種地層中都有找到，因此得以勾勒出一整個指部演化的歷史，但在海生轉向陸生的動物演化中，還缺少這個環節！

胸鰭肢內骨骼的乾魚四足動物的解剖結構（a）和肱骨（b）

帶有指部並且能靈活運動的鰭部，是這些動物能夠短暫離開水面後，並且仍然能保持相當靈活的陸地行動具有非常大的幫助，這也是兩棲動物出現帶有指部骨骼的重要原因。

晚泥盆紀脊椎動物的物種形成，遠洋區肉鰭魚類後代

研究人員認為，脊椎動物的手，源自於水生胸鰭的骨骼演化，向陸地發展後逐漸演化出了足部和手部結構，Elpistostege魚的化石將從魚類到四足類動物的演化完美的連線了起來。

關於Elpistostege和Tiktaalik魚

筆者本來以為Elpistostege就是Tiktaalik（提塔利克）魚，兩種魚非常相似，但在Nature的論文中，它們是elpistostegalians類別下的兩種魚，這個類別下還有一種潘氏魚。

Nature論文中關於Elpistostege和Tiktaalik魚的敘述

Tiktaalik（提塔利克）魚也是一種里程碑式的魚，因為他的頭骨上的特殊結構能適應低氧氣含量的環境，它們的頭部出現了一個非常明顯的氣孔，這表示它們已經可以透過這個氣孔直接呼吸大氣中的氧氣，有了這個功能以後，它未來將可以在岸上生存。也就是說它們將發展成兩棲類。

提塔利克魚頭部的氣孔

和Elpistostege一樣提塔利克魚也有簡單的足狀魚鰭，但據資料顯示提塔利克魚的足部和指部還非常原始，而Elpistostege則演化出了相當複雜的鰭部指的結構。

復原後的提塔利克魚屬

所以那條爬上魁北克海岸的魚，為各位演化出雙手鋪平了道路，更重要的是手的出現還促進的大腦向更復雜的方向演化，因此艾爾皮斯托斯特格·沃森魚在生物演化史上的意義可能將更加重大。

參考資料：Nature/Elpistostege and the origin of the vertebrate hand

進化論是推論，但許多人把它當做了定論。科學很多都是推論，剛開始沒有證據的，逐漸驗證它的正確性或非正確性。進化論也是一種推論而已

如果是真實的訊息，可以看作是對進化論的映證了。

用進廢退，既然長了手指了，肯定是長期進化的結果。爬行、攀附、走向陸地都會大量使用。

有研究表面，陸地爬行動物是海洋魚類進化的結果。海洋魚類爬上了陸地，慢慢的進化。出越來越高階的動物，直至有了人類，手的作用就發揮到了極致。

地球上現在擁有著形態各異、結構不一的萬千生物，共同構成了生機勃勃的自然世界，而關於地球生命的起源以及演化，一直以來都是人們非常關注的話題，也是科學家們為之不懈努力的重點領域。關於物種的起源和進化，在19世紀後期，形成了以達爾文進化論為代表的論斷，對神創論發起了有力挑戰，確立了物競天擇、自然選擇和適者生存的生物進化基本原則，指出地球上的生物是在漫長的歷史長河中，經過的是從簡單到複雜、從海洋到陸地、從低階到高階的一個總體變化過程。

但是，進化論從提出之日起，一直以來都遭受到反對者的質疑，其中有一個最主要的爭論點，就是對不同物種中間進化過渡狀態的證據不足，缺乏必要的化石資料作為支撐。之所以造成這種現象，我想主要原因並不是因為達爾文關於進化論的體系有問題，而是我們進行科學探索的深度和廣度還不夠，以現有技術還難以對地層中埋藏的眾多古生物，全部進行有效和快速的探測和檢測。

隨著科學技術的發展，現在越來越多的古生物化石被發現，其中有一些化石正好可以作為補充生物進化中間過渡狀態的有力證據，這不，近日，加拿大科學家發現了一種生長在3.8億年前的魚類化石，擁有著四足結構，並且足部骨骼結構和人類相近，讓科學界為之振奮。

透過化石的基本資訊可以看出，這種魚身長在1.5米以上，嘴中長有碩大而尖銳的牙齒，可見這種魚類在當時應該是該區域比較頂級的捕食者。這種魚的特別之處，源自完整胸鰭骨骼化石中擁有“手臂”的骨骼結構，類似於我們人類的肱骨，而且前臂、腕部、手指等部分的分級結構也比較清晰，特別是手指部位的幾根手指呈分散狀，也非常像人類的手掌。據科學家推測，這些足部和手指的結構，有利於這種魚在海水划動、支撐自己的身體從水中登上海巖或者礁石，甚至能夠在陸地上維持身體作一定幅度的移動。

這種魚生活的年代在3.8億年前的泥盆紀晚期，在那個時代，陸地上的生物只有植物以及像千足蟲這樣的無脊椎動物，而海洋中的這種魚很明顯要比陸地上的動物進化得更為先進，不但成為脊椎動物，而且還具備了四足和手指這樣的骨骼結構，從而科學家判斷，這種魚是介於魚類和陸地脊椎動物的中間狀態，極有可能是地球上兩棲動物和爬行動物的祖先。這種魚化石的發現，將填補之前海洋動物向陸地動物演化之間的證據空白，對於深入研究和論證生物演化規律具有重要的意義。

19世紀英國生物學家達爾文提出了生物進化論，讓我們對於物種的起源發展演化問題有了基本的概念模型。目前已知地球上有180萬個物種，而科學家推測沒有發現的物種數量可能會更多，而著數百萬個物種往上追溯至三十多億年，最後都可能找到共同的祖先，那就是簡單的單細胞生物。

但是目前對於這個演化的過程有很多細節尚不清楚，尤其是化石證據的缺失，讓很多理論學說站的並不是那麼穩。沒有辦法，因為時間真的太過於久遠，沒有留下任何可追溯的痕跡。

現在主流觀點認為陸地上的脊椎動物，都是由3億多年前泥盆紀時期登陸上岸的肉鰭魚演化發展而來，古生物學家曾發現一種特殊的生物化石，它們比較類似於水陸兩棲脊椎動物，但是肉鰭尚未形成明顯的四肢，古生物學家把它們命名為Elpistostegids（希望螈類），它們主要生活的時間是大約3.8億年前。古生物學家大體上知道肉鰭魚類是陸地脊椎動物的直接祖先，但是它們爬上陸地的過程中還經歷了骨鱗魚類、三列鰭魚類，最後就是希望螈類。

近日澳洲弗林德斯大學和加拿大魁北克大學的一個古生物學家研究團隊在知名雜誌《自然》（Nature）上發表了一篇研究論文，它們發現了古老的生物魚化石，透過研究發現是屬於希望螈類（Elpistostege）化石，在1.57米長希望螈類化石上的胸鰭骨骼，展現出了肱骨、橈骨和尺骨、成排的腕骨和指骨的存在，整體上差不多就是四肢動物的手臂形象。

這次發現的化石應該是迄今為止最完整的希望螈（Elpistostege watsoni）化石樣本了，也讓科學家在骨骼化石上發現了四肢出現的稍許證據。

對於地球生物從陸地到海洋的這個過程，科學家是完全認同的，因為地球生物最開始就是起源於海洋。但是隨著環境的變遷，海洋食物量的減少，生活在海岸邊的一些魚類很可能就會進化出登陸海岸的能力。一般的魚類很難完成這個過程，但是肉鰭魚類可以，因為它們的肉鰭中是有骨骼的，那麼接下來的任務就是更一步的進化肉鰭，變成類似於陸地生物的四肢，但是這整個過程需要數百萬年才可能完成。

當它們登陸後食物量充足大量的發展和繁衍，最終形成生機勃勃的景象，而當陸地上的環境變遷，一些生活在海邊的生物就開始向海洋中演化了，最簡單的例子就是海洋中的哺乳類動物例如鯨魚等。當然了這個過程就是非常的漫長了，跨越數億年，因為哺乳動物發展的巔峰時期是在6500萬年前恐龍滅絕之後。

這類化石的的發現非常有利於科學家瞭解生物進化的一個過程，尤其是這些過渡階段的化石。而本次發現的希望螈化石肉鰭跟手指還差得遠了，只不過可能是陸地四肢脊椎動物的前身，用處自然是希望可以藉此從海洋中出來登陸海岸。

嚴格來說，並非是長了手指的魚。

在近期的Nature雜誌上，有一篇文章報告發現了一種古螈類魚，這種魚具有類似於人類手掌的結構，所以有人指出，這種古老的魚類化石，或許可以作為人類從海洋逐漸過渡到陸地的有力證據。地球生命的進化史一直是未解之謎，雖然達爾文的進化論指出了進化的大致方向，然而在進化過程中很多過渡仍然迷失在歷史的長河中。比如生物如何從海洋過渡到陸地的?中間經歷了那些過程?

不過，雖然這種古魚具有類似手掌的魚鰭結構，但並不能就認定為是人類從海洋進化到陸地的中間過渡態。其實，自然界存在了很多類似於手掌的結構，比如烏龜的爪子、鴨子的爪子，這些和人類的手掌都很像，但並不能說明什麼。不過，生物想要從海洋達到陸地，進化出來手掌的結構是最有力的。因為這種結構有利於支撐自己的身體，也有利於上岸之後進行生活。而動物的四肢，或許就是這麼進化而來的。

總之，希望越來越多的古生物被發現，讓我們解開地球生命的進化歷史。

此手指並非像人類這樣分離靈活的手指，只是上下肢指端骨頭分化為數塊，而在外部看來仍然是一個類似魚鰭的結構，只不過因為具備骨頭更加強韌，可以協助在地上爬行。

地球生命經歷過漫長的海洋生活，起初大氣中不具備足夠的氧氣，因為氧是一種相當活躍的物質，容易和地殼中的物質化合，在藻類植物大範圍出現之後，地球大氣中的氧氣才迅速升高，在數億年前大氣中的氧含量才足以維持動物的陸地生存，尤其是氧氣在閃電等因素作用下產生了臭氧，臭氧可以過濾Sunny中的紫外線，使得動物得以在陸地上生存，而動物登上陸地的時期大約就是4億多年前。

目前古生物學家普遍認為肉鰭類魚類是現代陸地所有脊椎動物的祖先，所謂的肉鰭是指鰭像人類的上下肢一樣，肌肉發達，其中也有骨頭的存在，這樣強勁的鰭支援它們在陸地上爬行，它們可以到岸上覓食或者交配，分化的結果是數種古老的兩棲動物，骨鱗魚類、三列鰭魚類，最後就是一些古蠑螈，然後逐漸地演化為兩棲動物，兩棲動物再不斷地分化，形成了爬行動物、哺乳動物等脊椎動物，徹底地適應了陸地生活。

而現代的哺乳動物、兩棲動物、爬行動物的肢端都有一個共同的特點，就是骨頭分化為數塊，上肢上臂有尺骨橈骨、下肢的下半段分化為脛骨腓骨，即便是蛤蟆的骨骼也是這樣類似的構造，指向的是陸地脊椎動物共同的祖先，它們也有類似這樣的骨頭構造，此次澳洲科學家再加拿大發現的這種3.8億年前長有“手指”的魚其實就是剛爬上岸不久的古蠑螈類物種，科學家將其命名為希望螈類，透過研究發現是屬於化石，在1.57米長希望螈類化石上的胸鰭骨骼，展現出了肱骨、橈骨和尺骨、成排的腕骨和指骨的存在所謂的手指其實就是幾塊分化的骨頭，僅僅看骨頭構造有點像人類的掌骨，但是它們的上下肢表面都覆蓋著肌肉面板，頂多成為像鴨子腳蹼一樣的構造，各部分構造遠沒有人類手指這樣靈活，化石周圍的印跡也沒有顯示指頭這樣分離的構造。

這種物種的上下肢的主要作用恐怕只是協助它們在陸地上較為短暫地活動，不具備人類的奔跑和抓握能力。在後來的演化中，陸地脊椎動物的上下肢演化出幾個分支，有猴子那樣拇指和其餘掌骨稍微分離具備不同功能的動物，也有人類這樣完全的手足分工的物種，利用系統發生學科學家較為清晰地描繪出了靈長類動物的演化歷程。

現在我們要感謝這種魚給了咱們手指。 一個3.8億年前的魚類化石顯示，在脊椎動物從海洋中進化成陸地生物之前，手指已經在脊椎動物中進化出現了。 這種1.6米的魚的化石，學名為Elpistostege watsoni。研究表明人類的手最終可能是從這種魚的鰭進化而來的。

這種化石“澄清了魚類和四足動物之間的過渡問題”。這是第一次在四足動物身上發現由鱗片和鰭條覆蓋的鰭，就像在魚類身上看到的那樣。 在加拿大魁北克省的米瓜沙國家公園，兩名遊客發現了尾巴的不同部分，米瓜沙公園管理員兼博物學家貝諾特·坎廷在海灘上發現了大部分化石，他與公園的博物學家米歇爾·哈切和菲利普·杜蘭利奧·加尼翁一起挖掘了這些化石。

大約3 . 8億年前，在泥盆紀魚統治著世界。那是恐龍誕生前的一億五千萬年前。 這種魚生活在歐洲南部海岸的一個大河口，這是一個古老的大陸，包括今天的北美和歐洲的一部分。那時，歐美在赤道以南一點，所以這種魚生活在溫暖的氣候下。 在陸地上，有10米高的樹狀蕨類植物，以及更小的植物，但是沒有脊椎動物。取而代之的是無脊椎動物，如蠍子和蜈蚣。唯一的脊椎動物魚類在海里。

這種魚的前鰭，被稱為胸鰭，立刻引起了研究人員的注意。研究人員說，這些鰭是脊椎動物手指和手臂的前身，包括肱骨(手臂)、橈骨和尺骨(前臂)、腕骨(手腕)和手指組成的指骨。 這是人類第一次在已知的魚類中明確地發現被鰭狀射線鎖定的手指，鰭上的關節手指就像大多數動物手中的手指骨。

研究人員將胸鰭中的小行骨骼識別為手指，表明脊椎動物手(包括我們自己的手)一定是起源於3.8億多年前的晚泥盆世早期，先進的葉狀鰭魚類的鰭中。 然而，這條魚很可能不是用鰭走路的。那裡有太多的小骨頭，這意味著魚在“手指”區域有很大的靈活性，但是這些手指並不適合在陸地上負重。“很有可能，它會游泳，但它可能是用胸鰭站在淺水河口和河流的底部。

這種魚的上臂骨或肱骨也顯示出早期兩棲動物共有的特徵。然而，”這種魚不一定是我們的祖先，但它是最接近真正的“過渡化石”,介於魚類和四足動物之間。 這種魚的兩個手指各有兩個指骨，三個各有一個指骨，這與人類不同，人類每個手指有兩個或三個指骨。然而，不是每個脊椎動物都有五個手指，像這種魚和人類。 早期的四足動物有6到8個手指。

在這種魚之後隨著四足動物進一步進化並最終著陸，生活在胸鰭上的鰭條和鱗片消失了。儘管如此，所有四足動物都有相同的基本模式。 這一發現和研究讓人類更好地理解了四足動物的起源和演變以及水生魚類和陸生四足動物之間的過渡。