新化石揭示最早的“上岸”之旅

大约4亿年前，脊椎动物的活动范围仅限于海洋，鱼类尚未进化出适应陆地行走的四肢。在近日发表于《科学报告》的一篇论文中，研究人员报告了已知最早的鱼类尝试水外生存的化石证据。如果这项研究得到证实，将把鱼类离水的最早时间至少提前1000万年。

瑞士苏黎世大学的古生物学家Christian Klug认为，这项工作“鼓舞人心”，有助于展示痕迹化石的巨大研究潜力。

这些新化石是2021年在波兰首都华沙以南约190公里的圣十字山脉出土的。在4.1亿年至3.93亿年前，这些山脉是陆地与海洋的交汇处，可能是海滩或海岸线。在源自这片古海洋的古老砂岩中，研究人员发现了240多个可能由古代爬行鱼类留下的痕迹。

论文作者、波兰地质研究所的古生物学家Piotr Szrek说，这些痕迹与现代肺鱼穿过海岸时留下的痕迹非常相似。肺鱼与走向陆地的原始四足形态类动物亲缘关系密切。除了似肺的呼吸器官外，它们还有鳍，这些鳍靠近后来陆生脊椎动物演化出四肢的位置。

为在陆地上移动，肺鱼会将嘴压入下层的沉积物中，以此为“杠杆”向上、向前拉动身体，同时用尾部和鳍调整方向——这种行为很可能源于它们的远古祖先。“爬行的痕迹只能在陆地或极浅的水中形成，因为在这些地方浮力不再起作用，鱼类别无选择，只能爬行。”Szrek说，“这些痕迹并非随意扑腾的混乱运动。”

2016年，Szrek和同事曾报告在圣十字山脉发现类似化石，他们认为这些痕迹属于一种正在捕食的古代肺鱼。这些鱼类会直接从水面捕捉虫子，或将嘴部插入柔软的沙子中挖掘埋藏的猎物，它们的下颌压入泥土时留下了独特痕迹。在这项新研究中，研究人员发现了新的痕迹，为这些古代鱼类提供了更多线索。

为更好地了解这些痕迹，Szrek和同事用手持式3D扫描仪对它们进行了扫描，并将其与现代西非肺鱼留下的痕迹进行了比较。扫描显示了大量以前未曾发现的来自尾部、吻部、鳍和躯干的压痕。对比研究表明，这些古代痕迹与现代肺鱼留下的痕迹匹配。

美国俄勒冈大学的古生物学家Gregory Retallack解释说，这项研究表明，在鱼类后来进化成四足动物之前，肺鱼就已经在尝试“上岸”了。“我们并不认为肺鱼处于向高等脊椎动物演化的主线上。”他说，“但这一证据支持了这样一种观点，即在鱼类演化早期，就已经选择一支谱系开始了陆地探险。”

Szrek和同事甚至发现了一些迹象，表明这些古老的肺鱼可能是“左撇子”。在研究人员研究的240多个印记中，有36个是由头部倾斜的肺鱼创造的，其中35个是向左倾斜的。“在我们看来，这并非偶然，而是一种明确的偏好，这可能是关于利手性的第一个化石记录。”Szrek说。

大多数四足动物天生都更倾向于使用右侧而非左侧肢体。这一新证据表明，最早的“利手性”可能出现在“左撇子”生物中。

并非所有人都认可这些痕迹化石是由肺鱼创造的。美国耶鲁大学的进化生物学家Chase Brownstein说，研究中参考的现代肺鱼与生活在4亿多年前的古代肺鱼差异巨大，这使得比较它们的痕迹变得很棘手。

Szrek表示对不同的解释持开放态度。他指出，用最新的方法研究在中国和澳大利亚发现的类似痕迹化石，可能会为揭示它们的创造者提供更多线索。

在接下来的研究中，Szrek计划进一步检查化石周围区域，以更好了解它们形成时的环境。那里有尚未被研究的植物化石和其他遗骸，可能有助于识别留下痕迹的生物。

“即使这些不是肺鱼的痕迹，寻找脊椎动物陆地运动的早期记录也是一项令人兴奋的工作。”Brownstein说。