行走、飛行都是動物的行為。四足行走的兩棲動物起源於水中生活的魚類。後來,從垂直進化的角度論述,兩棲類動物經過爬行類、哺乳動物的階段,又進化出兩足行走的人類。據說,某些古魚類是先有四足再爬上陸地的,那麼起初的足又有何用呢?
把直立行走鎖定為人與猿的分水嶺的理由之一,是因為隻有直立以後,才可能進一步派生出人類的其他行為和體質特征。靈長類動物是以森林為家的,它們下地活動、直立行走完全是環境、生活所迫。但是,它們下地以後,為什麼不恢複到地棲四足行走的形態,並最終成為兩足走路的人呢?這也是令人深省的事。
動物四足行走的起源
在四足行走的動物中,最低等的是兩棲類。兩棲類的前身是魚類。魚類的登陸,實際上就回答了動物四足行走的起源問題。在魚類尚未登陸前,陸地上有大量的昆蟲等動物。魚類上陸的首要條件是:具有能呼吸空氣的肺和在陸上行走的腳,否則它們無法生存。
魚類為什麼要離開水的環境跑到陸地上來呢?這要從當時的環境變化談起。大約距今3億多年前的古生代中期,地殼活動相當劇烈,大片陸地從海洋中升起。所謂的造山運動斷斷續續有六七千年之久。
有些河流、湖泊長期幹涸,或是因氣候炎熱,水中植物大量腐爛,使水體嚴重缺氧。種種嚴酷的事實,對生活在水中的古魚類造成了特大的威脅。在自然災害的長期襲擊下,迫使大量的魚類滅絕了,但也有一些勉強存活了下來。它們不斷地掙紮,向著不同方向演變。
棘魚和盾皮魚代表古魚類,它們早已滅絕。軟骨魚和硬骨魚崛起於泥盆紀後期。現在深海中的各種鯊魚、鰩魚都是軟骨魚類。由於上述環境變遷的影響,早期的魚類中出現兩種適應方式,一種是由內陸水域遷居海中;另一種則由體內出現能用空氣呼吸的原始“肺髒”,在必要時取代鰓的功能。取第一種適應方式的是軟骨魚類;硬骨魚中的某些類型屬第二種適應方式。
硬骨魚除有原始的“肺髒”外,一般還披著具有保護和抗旱作用的鱗片,所以它發展很快。其中稱肉鰭亞綱的魚類,與四足動物的起源有關。它出現在大約4.1億~3.8億年前。肉鰭魚類包括總鰭魚類和肺魚類。過去一直以為總鰭魚早已滅絕。然而,1938年在非洲南部附近的淺海中捕獲了一條現生的總鰭魚。由於這條魚首先由南非某小鎮博物館工作的年輕女士拉蒂邁發現,故稱為拉蒂邁魚。該魚的“起死回生”成為很有價值的“活化石”。此後,在非洲東南部海洋中共捕獲近200條拉蒂邁魚。南非政府贈給我國4條。
長期以來,總鰭魚類是四足動物祖先的觀念已廣為人知。但是,20世紀80年代的研究出現重要突破。我國古魚類學家張彌曼院士證實,在雲南早泥盆世地層出土的類似總鰭魚的楊氏魚類無內鼻孔,也不具鼻淚管。經檢驗前人研究的有關其他魚類標本中,也發現類似的情況。由此說明,過去認為總鰭魚類是四足動物祖先的推論並不可靠。其原因在於不具有內鼻孔的魚類不可能離開水進行呼吸,因而失去了到岸上生活的基礎。張彌曼與其他一些國內外專家支持另一種學說,即四足動物由一種接近古總鰭魚類和肺魚類共同祖先的原始魚類進化而來。
此外,羅森等學者提出,肺魚應是兩棲類的祖先。因為肺魚與四足動物之間在解剖學、生理學、胚胎學和行為學上有許多令人驚奇的相似。近年來,經過分子生物技術的研究證實肺魚與四足類之間關係密切。看來,有關四足動物的祖先問題,還有待於進一步研究。
作為最早上陸的四足動物的兩棲類化石發現於距今約3.6億年前的泥盆紀晚期的地層中,例如格陵蘭東部的魚石螈和棘螈。多方發現表明,這類最古老的兩棲動物在泥盆紀晚期已經在地球的不少地區出現了。通過對格陵蘭東部魚石螈化石的研究,表明它在形態上是魚類和兩棲類之間的過渡類型。魚石螈屬古兩棲動物中的迷齒亞綱,體長約l米,頭骨長約20厘米,有尾和迷齒。它有能在陸地上爬行的五趾型四肢。
古魚類上陸的四肢骨不是孤立產生的,它必然涉及與運動有關的一組骨骼,稱之為“附肢骨”。四肢骨應起源於某種古魚類的偶鰭,四肢借助肩帶和腰帶與中軸骨骼相連。肩帶以肌腱與脊柱相連;腰帶則和脊柱相連。前肢的肩帶與頭骨應當沒有魚類中見到的那種固接形式,頭部應可活動。這些認識都是從魚石螈和一些古魚類的化石的比較研究中得到的,也說明魚石螈可能是兩棲動物的直接祖先。