這條被誤以為在4億年前滅絕的魚裡,藏著人類演化最重要的祕密

魚頭泡餅、黃燜雞、北京烤鴨……經過盧靜的一雙巧手,食材的骨骼重新被搭建起來,宛如重生。第一條視頻在抖音發佈後,“玩骨頭的盧老師”粉絲迅速達到十萬,點贊過百萬。

作為一位研究生命演化的科學家,盧靜主要的研究領域是4.2億年前至3.6億年前的古魚類演化,也就是研究四億年前的魚是如何一步步爬上陸地,演化成青蛙、蜥蜴、恐龍、鳥獸和人類自身的。


大家好,我是抖音上“玩骨頭的盧老師”。其實我的真實身份是中科院古脊椎動物與古人類研究所的一名科研人員,我叫盧靜。


也許你們之前就已經在抖音上看到過這個視頻,或者是看過相關的新聞。的確是,我們就是這麼做的,我們吃掉一隻雞之後,把它的骨架拼了起來。

為什麼我們要做這件事情?是因為我們好吃嗎?不是的。其實當我們把雞骨架拼出來了之後,我們會發現一個非常有意思的現象:雞的骨架和恐龍的骨架是不是長得很像?

這條被誤以為在4億年前滅絕的魚裡,藏著人類演化最重要的秘密

拼成的雞骨架(左)和恐龍的骨架(右)

當我們發佈了這個視頻之後,很多網友就過來給我們留言說:“老師,這隻雞和霸王龍長得很像”,“老師,我知道博物館裡面的恐龍骨架是怎麼來的了,都是你們吃出來的吧”,還有網友說,“我知道了,雞的祖先是恐龍”。

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抖音網友看完視頻後留言

我覺得他們說得都很對,為什麼呢?因為雞是一種鳥類,而鳥類起源於恐龍。

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鳥類起源於恐龍。霸王龍的骨骼(左)和雞的骨骼(右)

但是平時我們看到雞,或者看到其他鳥類的時候,它們身上都是披了皮膚、肌肉和羽毛的,我們看不到它的骨骼。但是當我們把一隻雞的骨骼擺出來給大家看,大家一下子就覺得原來雞和恐龍長得這麼像。

講到這裡,大家可能知道我是做什麼的了,我是研究古生物的。但是古生物不僅僅只有恐龍,我們知道的最多的古生物是恐龍,但是實際上古生物包括除了恐龍以外的魚類、哺乳動物、人類,還有無脊椎動物、植物,古代的這些生物我們都把它們統稱為——古生物。

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我的專業並不是研究恐龍,我是研究4億年前的魚,就是研究這些魚類是怎麼樣一步一步爬上陸地的。如果沒有在抖音上做這些視頻的話,我相信給大家講4億年前的魚怎麼爬上陸地,大家好像都覺得這是一件特別難理解的事情。

為什麼我要做這件事情?是因為我想通過這樣的方式,讓更多的人關注到我們這個學科,知道我們在做什麼。

這是我們做的第一個抖音視頻。


這是我們第一次把胖頭魚買來吃了之後,把魚骨頭一點一點拼成了一個完整的魚頭。其實在做這個視頻之前,我們並不知道能不能做成功,但是我們覺得在上比較解剖學的時候,會做一些類似的工作。我們說既然這樣,那就去試一下,看我們能不能夠把魚骨頭給拼起來。然後我們就做成了。

大家看到這個視頻裡面雖然只有手,但是我可以告訴大家,當時我站在這跟前三個多小時。那是我第一次拍視頻,不知道出來會是什麼樣子。所以三個多小時我一動都不動,因為我擔心要是動了一下之後會影響視頻的整體效果。

最後發現只有一隻手在裡面的時候,我心裡想:我幹嗎啊,這太跟自己較勁了。但是我也是希望我們可以用做科研的態度來做科普,也能做出來一些很有意思的東西。

這就是我們拼胖頭魚的過程。

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這是我們拼好的胖頭魚的魚頭。

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可以看到,它有非常多複雜的骨片。為什麼說我們做這個視頻特別有勇氣呢?因為在所有脊椎動物裡面,魚的骨頭是最多也是最複雜的。我們一上來就把最複雜的魚頭給硬拼出來了。

之後我要講的跟拼骨頭沒有什麼關係了。接下來我想給大家講一些有關魚的科普知識。

你的胳膊腿是從哪兒來的?

剛才我們拼的這些胖頭魚,實際上屬於輻鰭魚類。我們平時在菜市場裡面能見到的大部分的魚,除了鯊魚以外,都屬於輻鰭魚類。

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今天我想給大家講另外一種我們平時根本見不著的魚,那就是肉鰭魚。為什麼我要講肉鰭魚呢?為什麼我在講肉鰭魚的時候,還放了一隻青蛙在這裡?因為包括我們人類在內的所有爬上陸地的脊椎動物,都是肉鰭魚演化過來的。

這張漫畫概括了我們從魚到人的一個過程。

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我們可以看到在水裡,有一條魚好像在往岸上探,另外一條魚已經長出了四條腿。這個過程看上去只佔了整個漫畫最開頭的部分,但在脊椎動物的演化史上卻是非常重要的。因為如果沒有這一部分的演化,就沒有現在的我們。

肉鰭魚為什麼要叫肉鰭魚?是因為它看上去肉嘟嘟的嗎?不是,當我們把這條魚的皮給剝開,看它的骨骼的時候,我們能看到什麼?

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肉鰭魚骨骼和人類骨骼比照

我們可以看到它有一個支撐自己魚鰭的中軸的骨骼。這個時候我們再對照看看我們自己的胳膊和腿。而這種形式的肉鰭就是我們的四肢(我們的胳膊和腿統稱叫作四肢)的雛形。

實際上現在我們能看到的肉鰭魚已經非常非常少了。現在還活著的、除了四足動物以外的肉鰭魚類只有兩個代表,一個是空棘魚,一個是肺魚

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所以研究人員特別感興趣一個問題就是:到底是空棘魚和人類的關係更近,還是肺魚和我們的關係更近?接下來我們一個一個地看。

拉蒂邁魚,恐龍時代的倖存者

大家可能看過這個漫畫。這是鳥山明畫的《龍珠》。

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這其中有一段就是小悟空在他還很小的時候,跟人比武。他要爬上加林塔去拿仙豆。但是他肚子太餓了,必須要去找一點吃的。這個時候他正好看到不知道誰正在烤一條大魚,然後他就特別開心,立刻爬上去三下五除二把這條魚給啃了個乾乾淨淨。

我們現在看到的悟空吃的這條魚,其實就是拉蒂邁魚。實際上拉蒂邁魚並不好吃。為什麼不好吃呢?待會我會講。

鳥山明在畫這條魚的時候,其實畫得非常好,但是非常有意思的是,鳥山明他畫的這個骨骼還真不是拉蒂邁魚的骨骼。

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拉蒂邁魚的骨骼長這樣。

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鳥山明是畫了一個其他魚的骨骼。因為我能想象,其他魚的骨骼比較好畫;而且全世界知道他畫的不是拉蒂邁魚骨骼的人可能也不太多。無論如何,這才是真正的拉蒂邁魚的骨骼。

拉蒂邁魚為什麼有意思?過去我們一直認為它在6500萬年前和恐龍一起滅絕了,因為我們在6500萬年當中從來沒有找到過它的任何化石。

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空棘魚化石

但是直到上個世紀30年代,也就是1938年的時候,在南非的東倫敦港,一個靠海的小城裡的一家博物館,發生了一件特別有意思的事情。

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南非的東倫敦港

就是在博物館裡工作的拉蒂邁小姐有一天發現了一條魚。實際上是當地的漁船捕魚時,捕回來了一條怪魚,然後就告訴拉蒂邁小姐,說我們找著了一條魚,誰也不認識,你有沒有興趣把它帶回去。拉蒂邁小姐說,如果是一條大家都不認識的魚,我就是幫博物館來收集這些奇怪的標本的,我很開心。

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拉蒂邁小姐看到這條魚之後也不認識。這條魚長得非常奇怪,它好像長了四條腿,以及一條小狗一樣的尾巴。她立刻拍了一封電報給博物館的一位客座魚類學專家史密斯教授。電報背後她還附上了自己畫的素描。

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史密斯夫婦和拉蒂邁小姐的電報

她說:史密斯教授,我發現了一條魚,但是我真的不知道它是什麼,您能不能來幫我鑑定一下呢?史密斯教授看到這封電報的時候,已經是一週之後了。他迅速給拉蒂邁小姐回了一封電報,他說,無論如何請保留這條魚的所有部分。

但是已經太晚了。因為那個時候是12月,南非正值夏天。拉蒂邁小姐因為找不著合適的儲存條件去儲存這條魚,所以她被迫把內臟給扔掉了,只是用福爾馬林把其他的部分給泡了起來。所以當史密斯教授看到這條魚的時候,已經是一條沒有內臟的魚了。

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但是就在這個時候,史密斯教授意識到,這個是20世紀最偉大的發現,因為這是一條過去以為6500萬年前就已經滅絕的魚。

為了紀念拉蒂邁小姐在發現這條魚的過程中做出的貢獻,這條魚就被我們叫作“拉蒂邁魚”,一個非常美的名字。

一架直升機救一條魚

因為第一條拉蒂邁魚沒有了內臟,大家還想去找第二條拉蒂邁魚,他們甚至還懸賞了100英鎊。我們現在可能覺得100英鎊好像不是特別多,但是回到1938年,100英鎊夠當地漁民一家人吃一年的了。

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直到了14年之後,他們才找到了第二條拉蒂邁魚。而且這個時候他們發現,過去他們一直在這個地方找,因為這是拉蒂邁魚第一次被發現的地方。實際上真正的拉蒂邁魚生活在科摩羅群島(靠近馬達加斯加)的地方。所以說大家一直找錯了,所以一直沒有找著。

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那個時候又是12月,史密斯教授這一次特別擔心這條魚又像上次一樣,因為怕腐爛把內臟處理掉了。這個時候他做出了一個非常大膽的決定——給南非當時的總理打了一個電話,說要借他們的軍用直升機去營救一條魚。

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當時的總理也很有意思,居然答應了史密斯教授這個瘋狂的請求。這是當時他們留下的照片,史密斯教授就像做夢一樣。

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因為太怕這條魚溜走了,所以睡覺的時候還把這條魚放在他的腳邊。

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1997年的時候,第二種拉蒂邁魚被一對博士生夫妻發現了。

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但是它是在距離馬達加斯加比較遠的印度尼西亞發現的。現在我們知道了,原來拉蒂邁魚的生活流域就是在印度洋海域。

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這是當時捕到第二條拉蒂邁魚的場景。

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可以看到捕捉的工具非常簡陋,當地的漁民用簡單的魚鉤就把它捕上來了。它平時生活在水下30米到100米的地方。可以看到,這是一條體型非常大的魚;而且它不擅長游泳,可以看到它掙扎也非常地沒有力。

所以拉蒂邁魚對我們來說是一個傳奇,也引起了無數的生物學家、古生物學家等科學家們的興趣,大家都痴迷於尋找拉蒂邁魚、研究拉蒂邁魚。

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我在雲南找古魚

我們國家不是拉蒂邁魚的產地,那我們能做什麼呢?我們能做的是——尋找到最早的空棘魚,也就是拉蒂邁魚。

4億年前,在其他地方都還沒有太多化石魚類出現的時候,我國的雲南昭通就發現了大量的早期魚類。

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這是雲南昭通的一處魚的化石點。

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這是我們在野外找魚的情景。我們在路邊找滾下來的原生岩石,之後對這些石頭進行發掘,化石就藏在這些石頭裡面。所以我們要做的事情就是把這些石頭敲小,然後看裡面到底有沒有化石。

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我們非常幸運地找到了空棘魚類,也就是拉蒂邁魚所屬的這一大類的最早的化石代表,我們把它命名為雲南孔骨魚

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雲南孔骨魚復原圖

可以看這張照片。大家可能會說這怎麼像魚呢?其實這是魚頭,這是魚頭的前半部,這是魚頭的後半部。

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雲南孔骨魚的頭的前半部(左)和後半部(右)

大家可能又覺得好奇了:你們怎麼知道它就是空棘魚呢?因為空棘魚有一個其他魚類沒有的特點。這是我們繪製的一張素描圖。

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雲南孔骨魚的頭的前半部(上)和後半部(下)素描圖

綠色是它的感覺管,可以看到感覺管非常地大。然後在感覺管的旁邊,紅色的是神經管的開口。這就是空棘魚一個最大的特徵。這也是為什麼我們看到了它,哪怕是4億年前的化石,我們一下子就能認出來這是最早的空棘魚類。

誰是我們真正的祖先?

接下來,我們來看另外一種古魚類——肺魚,也是現在還活著的一種肉鰭魚。

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這是我第一次跟抖音“觸電”。當時科學技術出版社的老師們讓我審這一條和肺魚相關的視頻。我當時覺得這樣的科普形式特別有意思,因為通過這個視頻,我們知道了這種魚,還知道了它的一個非常重要的特點,就是用肺呼吸。

所以說大家知道了,人是從猴變過來的,那猴是由什麼變的?猴是魚變的。猴到底是哪種魚變的?是肺魚嗎?我只能告訴大家,肺魚已經非常接近了,但是它還不是我們的直接祖先。

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肺魚

為什麼肺魚不是我們的直接祖先呢?因為首先從它的“牙齒”來看。這是肺魚的齒板。

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肺魚的齒板

它甚至都沒有真正的牙,牙齒極度地退化。另外它的內鼻孔(我們上了岸之後必須要用來呼吸的鼻孔)也不是我們人類的內鼻孔。所以說肺魚還不是我們的祖先。

那我們真正的祖先是什麼呢?我們真正的祖先是一種早期的魚類。

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奇異東生魚的魚頭標本

這是我的手,我手上託了一個一釐米不到的魚頭標本。這就是我們真正祖先的最早的代表,一個看上去特別不起眼的魚——奇異東生魚

因為這個化石太小了,我們就用了一些新的技術手段對它進行研究,比如說用CT掃描。

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中科院古脊椎所、高能物理所和自動化所聯合研發的高精度CT儀器

這是我們掃描後得到的切片。

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可以看到裡面的結構保存得非常好,然後我們對它進行了重建。為什麼要對它進行重建呢?因為我們要研究這條魚的腦袋裡面到底有什麼東西。黃色的部分是它的腦,紫色的部分是它的感覺管。

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最古老的四足形動物——奇異東生魚的腦

所以說我們通過這條魚我們發現了:這個魚的腦裡面很多和爬上陸地相關的特徵其實已經形成了。

為什麼我要這麼說呢?橙色的部分表示的是我們這個魚的一個非常重要的垂體結構。

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可以看到垂體前面有一對突起。這一對突起我們不知道把它叫什麼,為什麼呢?因為在所有其他的魚類裡面,不管是現生的還是化石的,都沒有這個東西。

這是我博士論文做的一個工作,我每天都翻不同的參考文獻找這對突起到底是什麼。直到有一天,我翻到了一本書,是講兩棲動物的。這本書裡的兩棲動物的垂體前端就有這麼一對突起,而這一對突起是有名字的,叫做

腺垂體結節部

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我如果說腺垂體結節部,大家可能會覺得這到底是什麼東西呀,但是如果我換一個詞——褪黑素。褪黑素就容納在這個結構裡面。容納了褪黑素的腺垂體結節部是脊椎動物爬上陸地的一個非常重要的結構,它和我們人類息息相關。

為什麼我說跟我們人類息息相關呢?因為四季交替,晝夜更迭,我們每天都要睡覺。如果我們的褪黑素不起作用的話,那我們就完蛋了。但大家會說,我們都已經是人類了,我們的大腦這麼發達了,還有垂體嗎?

給大家看一個平時我們不容易看到的圖。左邊是我們的大腦,這是我們平時常見到的。右邊是大腦的負面。什麼叫大腦的負面?就是我們把我們的腦轉180度,可以看到大腦的底面長什麼樣子。

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人的大腦(左)和大腦的負面(右)

最右邊的圖是魚腦。看我們大腦負面的時候,我們就會發現:我們的腦和魚腦其實是非常接近的。加了紅圈的這個部分就是我們的腦的垂體。我們的腺垂體結節部就在這個垂體裡面。

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人腦的腦垂體(左:紅色圓圈)與魚腦(右)

除了常規手段之外,我們還用了一些新的技術手段,包括VR和AR來進行古生物研究。這也是我第一次在公開的演講來講這些。

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這是我們做的一些VR的實例。這是一個澳大利亞土著小孩的頭。現在我們進到他的頭裡面,我們看到了大腦的半規管,半規管就是我們耳朵最裡面的內耳的結構。

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剛才我不是講了我們最早的四足動物的祖先嗎?它叫奇異東昇魚。大家可以拿出手機掃一下二維碼,可以和剛才你們看到的3D模型互動。

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我們尋魚的旅程遠遠沒有結束。我們從中國到澳大利亞,到歐洲,到美國,一直在找各種各樣的化石,就是為了填補這些演化上的缺失的環節。

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尋“祖”(魚)之旅遠未結束

這兩張圖是我們在雲南出野外挖化石的場景。

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接下來是看上去比較洋氣的化石點——我們在澳大利亞出野外。

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我們為什麼要去澳大利亞挖化石呢?是因為在這裡,有現在我們知道的全世界保存最完整的晚泥盆世的肉鰭魚類化石點。在這裡大概有12條完整的肉鰭魚,我們的工作基本上是一個搶救性的發掘工作。

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大家也知道,現在澳大利亞的山火燒得非常嚴重。我們的這個化石點是在懸崖下面,要穿過森林公園、下了懸崖才能到達。現在化石點也因為山火封閉了。我也希望澳大利亞的山火可以早一點結束。

給大家放一點彩蛋。

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這就是我們在澳大利亞的這個化石點出野外的場景。我們基本上就是貼著懸崖下去,下面就是我們自己的一個野外化石點。我本人有恐高症,所以說我爬下去的時候是在哭的。

我在抖音上發過這麼一段視頻。

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這是我穿過叢林之後從自己身上逮著的,是一個蜱蟲。蜱蟲大家都知道,它咬人的時候會鑽進皮膚。所以大家出野外一定要注意安全。

我們古生物學科特別有意思的一點是:我們雖然有各種各樣危險的行程,但是同時我們也能夠看到不一樣的風景。

這是澳大利亞森林公園裡爬過的一隻巨蜥。

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你們看到這些水花了嗎?這是我們的化石點,遠處的水花就是幾頭鯨魚跳起來之後形成的。我們在我們的化石點可以直接看到它們。

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古生物化石的挖掘是一個奇妙和危險並存的工作,所以充滿了各種各樣的樂趣。

很多人都曾問過我一個問題:老師,你為什麼要研究古生物?我覺得這是一個特別好的問題,但也是一個特別難回答的問題。

我想告訴大家為什麼我們要研究古生物,因為我們之所以能成為人,我們現在站到這兒,我們身上的每一個變化,包括我們長出了胳膊和腿,包括我們能夠呼吸,能夠說話,都是因為幾億年前的生物它們一點一點變化,最後變成了我們現在的樣子。

所以說,過去從來都沒有過去過,它已經融入了我們的身體裡,塑造了我們現在和未來的樣子。這也是古生物非常酷的一個地方。

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其實我們這個學科特別的冷門。研究我這個專業方向的大概全世界不過幾十個人。但是因為有了抖音這個可以和大家分享我們工作的新平臺,我們希望可以把更多的知識,更多我們工作中、研究中有意思的內容,一塊和大家分享,進行交流。

謝謝大家。


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