也许在许多人看来,鱼都是一样的嘴脸,只有好吃和难吃的区别。然而,“鱼”这个字,(很不精确地)包含了脊椎动物里种类最多,历史最悠久的类群。如果把脊椎动物的演化史比作一棵大树,它的根基和大部分接近主干的树枝都被“鱼”所占据,而两栖动物、爬行动物、鸟以及哺乳动物都挤在一个靠上的分枝上。

脊椎动物的分类树,我们称为“鱼”的动物占据了大部分空间 | Kei Yamamoto et al. / Development Growth and Regeneration (2017)

嘴不一定用来吃饭

今天的故事要从一类特别的鱼说起——古老的无颌总纲Agnatha。“无颌”,顾名思义,它们没有铰链状开合的下颌骨,自然不能咀嚼撕咬。原始的无颌总纲的鱼靠着鱼鳃滤食汲取营养,简单地说,水流从前端的鳃裂孔进入它们的身体,接着圆滚滚的身体通过伸缩把水流从两侧的鳃孔排出,而细小的食物颗粒就被中间的鳃腔停留收集。现代也有一些鱼使用鳃来滤食。

七鳃鳗,生存到今天的少数无颌总纲鱼类之一 | pixnio

然而随着演化的进行,中奥陶世晚期,无颌总纲里出现了甲胄鱼类Ostracoderms(这个分类单位不太正式,包含了多个亚纲),在甲胄鱼类的家族里出现了第一类把鳃独立用于呼吸的物种。它们用嘴摄食,然后通过鳃囊进行过滤。“嘴是用来吃饭的”这件事看似天经地义,但在鱼里也存在例外,用嘴吃饭甚至算得上一个演化上的创新。

美国菲尔德自然博物馆收藏了许多古生物化石,其中有一块编号为FMNH PF 3895的化石,是今天的主角,它是一条学名为Cardipeltis bryanti的甲胄鱼,属于异甲鱼亚纲。

学名为Cardipeltis bryanti的甲胄鱼 | James St. John / Wikimedia Commons

最硬之甲与最强之矛

甲胄鱼类,顾名思义,它们有着坚硬的外甲,可以说是把大部分技能点都用在了防御之上。甲胄鱼类虽然体型不大,但它们的头部如同古代人类披挂的盔甲一样,被数块坚不可破的骨板覆盖,仅有鳃孔、眼眶以及帮助松果体感光的“天窗”松果孔(pinal opening)。它们的身子像是披挂着骨质鳞片串连在一起的锁子甲,不但能扭动身体提供驱动力,更能带来非同一般的整体防御效果。

广翅鲎属(Eurypterus)的模型 | Ryan Somma / Wikimedia Commons

有句老话叫做永远不变的是变化本身,装甲带来的演化压力,使得捕食者也开始发展“破甲”的攻击力。例如相貌狰狞的板足鲎亚纲Eurypterida,推测大型的板足鲎体长可超过2米,第二对足演化成巨钳,能够攻破甲胄鱼坚硬的铠甲。捕食者和被捕食者协同进化,甲胄鱼类的形态也逐步多样化。有些长出了犄角一样的结构,还有些背部变得扁平,可以潜伏在海底,像今天的比目鱼一样,躺平躲过捕食者的搜索。

Anglaspis属的甲胄鱼复原图,中文名为环甲鱼| Nobu Tamura / Wikimedia Commons

Pteraspis属的甲胄鱼模型,中文名为鳍甲鱼 | Ghedo / Wikimedia Commons

甲胄鱼类古怪笨重的长相,给人一种十分古老的感觉,实际上它们也有“先进”的技术——有一些甲胄鱼类演化出了偶鳍(成对的鳍),它们除了尾鳍和背鳍之外,还有一对能推动身体活动的胸鳍,可以提高机动力,利于逃生。

鱼的王朝兴衰

4.2亿多年前的志留纪晚期,从无颌总纲中演化出另一支鱼类,有颌类(Gnathostomata),也就是有下巴的鱼。甲胄鱼类最终在泥盆纪末退出历史舞台,无颌总纲中只有七鳃鳗和盲鳗两个家族延续至今。而有颌类则在泥盆纪遍布了海洋,从这个家族衍生出我们今天熟悉的软骨鱼类和硬骨鱼类,而硬骨鱼类中的一支,肉鳍鱼亚纲(Sarcopterygii),最终成功登陆,演化出形形色色的陆地脊椎动物,当然也包括我们人类。

Wow!长得像个表情包似的曙鱼(Shuyu zhejianensis),真盔甲鱼目,盔甲鱼类可能是与有颌类最接近的甲胄鱼 | Zhikun Gai et al. / Nature (2011)

在生物演化的过程中,有很多看似不起眼,但却有里程碑意义的低调生物,也有许多形态绚丽多姿,盛极一时的弄潮儿,最终成为昨日黄花。我们至今也不能完全搞清地球生物演化的全部脉络,还有更多神秘故事等着我们去挖掘和探索。

来源: 物种日历

这不是压碎的奥利奥,是条鱼

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也许在许多人看来,鱼都是一样的嘴脸,只有好吃和难吃的区别。