化石中的魚(yú)鰭像四肢一樣用來(lái)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(guò)程并非易事。最新研究發(fā)現(xiàn)，敲除了斑馬魚(yú)中參與魚(yú)鰭形成的相關(guān)基因后，魚(yú)鰭的生長(zhǎng)受限，魚(yú)鰭中軟骨增加；而人體中的同種基因家族對(duì)于手指腳趾的生長(zhǎng)至關(guān)重要。這暗示人體及四足動(dòng)物手指腳趾可能是由魚(yú)鰭進(jìn)化而來(lái)。 起初科學(xué)家們認(rèn)為魚(yú)鰭與手指腳趾間并不必然有進(jìn)化關(guān)系。經(jīng)過(guò)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(yú)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(shuō)：“當(dāng)?shù)谝淮慰吹竭@些結(jié)果，我大吃一驚。多年來(lái)，科學(xué)家們一直堅(jiān)信這兩者毫無(wú)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(yú)鰭則是在簡(jiǎn)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(duì)很多東西重新思考。” 基因突變使得魚(yú)類(lèi)不再長(zhǎng)鰭條 為了搞清楚魚(yú)鰭與手指腳趾之間的關(guān)系，研究人員主要針對(duì)典型的魚(yú)類(lèi)模式物種——斑馬魚(yú)展開(kāi)了研究。借助基因編輯技CRISPR/Cas，他們?cè)诎唏R魚(yú)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(yú)。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(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育而發(fā)生遷移的時(shí)間和位置?！斑@是一個(gè)激動(dòng)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(yú)的鰭中出現(xiàn)?！必?fù)責(zé)細(xì)胞標(biāo)記跟蹤的研究人員Gehrke說(shuō)。  標(biāo)記的小鼠來(lái)源的腕與指（趾）的細(xì)胞（左）僅存在于魚(yú)鰭（右）中，暗示上萬(wàn)年來(lái)魚(yú)類(lèi)使用的魚(yú)鰭可能進(jìn)化成當(dāng)代人類(lèi)的手指腳趾 他們研究了魚(yú)細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程，在一些試驗(yàn)中，從受精開(kāi)始一直追蹤到這些細(xì)胞發(fā)育形成成年魚(yú)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(duì)斑馬魚(yú)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(yú)的鰭長(zhǎng)明顯減小。通過(guò)高能CT掃描儀，在缺失這些基因的魚(yú)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(yú)鰭中由軟骨組成的細(xì)小骨頭卻增加。研究人員猜測(cè)，Hox基因的改變阻止了細(xì)胞從魚(yú)鰭底部向端部遷移，從而使細(xì)胞堆積在魚(yú)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(yú)類(lèi)不再長(zhǎng)鰭條，而長(zhǎng)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(duì)Hox基因開(kāi)展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，理解其在魚(yú)類(lèi)和人類(lèi)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(lái)可能需要開(kāi)展新的探索，以尋找更多的從鰭過(guò)渡到四肢的化石中間物——例如第一個(gè)作為原始魚(yú)類(lèi)和四條腿動(dòng)物之間連接的提塔利克魚(yú)（Tiktaalik）化石。  我們的祖先是條魚(yú) 生物大約是在五億四千萬(wàn)年前那之后才開(kāi)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(chēng)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(lái)自同個(gè)族群但個(gè)體特征不太一樣的鷽鳥(niǎo)后代，最終會(huì)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(lèi)是從魚(yú)類(lèi)演化而來(lái)的，那么地球上就應(yīng)該會(huì)存在某個(gè)介于魚(yú)類(lèi)與兩棲類(lèi)之間的物種，也就是一只“有腳的魚(yú)”。 魚(yú)化石已經(jīng)在三億八千萬(wàn)年、而兩棲類(lèi)化石也在三億六千五百萬(wàn)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(wàn)年的河床里去尋找沉積巖。他們?cè)诒奔幽么笈{武特省的艾士米爾島，歷經(jīng)幾次徒勞無(wú)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(yú)”。 化石中的魚(yú)鰭像四肢一樣用來(lái)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)。化石中的魚(yú)，約九英尺長(zhǎng)，頭部扁平，牙齒鋒利，長(zhǎng)相混合了魚(yú)和鱷魚(yú)的特征，在較淺的淡水中捕獵。  |
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