@ 2017.03.11 , 09:00

4亿年前,一双大眼让鱼儿爬上了岸

在西北大学和克莱蒙特·麦肯纳学院共同完成的一项研究中,传统的“远古水生动物长出四肢,是上岸进化成陆生动物的原动力”的观点被推翻,提出了“类似鳄鱼的水生动物能看见岸上容易捕获的猎物,然后再长出四肢上岸捕食”的新观点。

水生祖先的眼睛在上岸以前——而不是以后——就增大了足足两倍。除了体积变大,眼睛的位置也从头的两侧转移到了顶部,水中的动物因此拥有了观察水上环境的能力。这种变化最终可能导致早期陆生脊椎动物脑体积增大,使它们有事先制定计划的能力,而不是像鱼那样只能对刺激作出反应。

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3D模拟提塔利克鱼的视觉范围,这是一种介于鱼类和两栖类的化石物种(Malcolm MacIver, Northwestern University)

Maclcolm A. MacIver 和 Lars Schmitz 研究了59个化石样本,涵盖了上岸前/中/后三个时期。他们用计算机模拟了动物的各种视觉环境(白天的清澈/浑浊的水体;白天/黑夜的水面以上),发现眼球体积的增大只能改善水上视力。他们测量了每具头骨的眼眶和头长,确定了动物眼睛和身体的大小,发现动物们上岸前的平均眼框直径从13mm增大到了36mm。“这个丰眼过程持续了一千二百万年,这个时长让我们很惊讶。”(不知道是太长还是太短了?)

光是能探出水面的眼睛,就使小鱼儿在空气中看到的距离比水中远了70倍;三倍的眼球体积更把它们能看到的空间放大了百万倍。这种变化比最早的完全陆生生物早了几百万年。

“浓眉大眼在水里几乎没用,因为鱼的视野仅仅局限于它们的正前方,但是在空气中的大眼睛则是很宝贵的。在进化过程中,升级出一双大眼的代价是很高的,需要消耗许多能量。有利益才会有进化,而我们猜想“能够看到陆上猎物”就是这次进化的利益所在。”

“我们的理论假设,这种视觉能力的增强让水生祖先看到了陆地上的满汉全席:千足虫、蜈蚣、蜘蛛等等,驱动它们的鳍进化成四肢”(无脊椎动物的上岸比脊椎动物早了5千万年)

有先人上岸,也有后人下海。在那些从岸上重新回到水中全天候生活的动物中,它们的眼睛也缩小到普通鱼类的水平。

早期有肢动物的这种水上视力可能会让它们进化出更复杂的思维能力,不再受限于因水下视野受限而必须的本能反应。最终,这种进化产生了我们人类的提前计划能力:衡量未来的各种可能性,做出策略性的选择。


最后是两位科学家制作的科普小视频

本文译自 eurekalert,由译者 VC 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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